[发明专利]一种基于蚁群改进和尖峰平滑的移动机器人路径规划方法

权利要求书

1.一种基于蚁群改进和尖峰平滑的移动机器人路径规划方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

S1、利用栅格法对移动机器人运行空间进行环境建模；

S2、设置参数，对蚂蚁个数M、迭代次数N、蚂蚁起始点和终止点初始化，启发因子α、期望启发因子β、信息素挥发系数ρ、信息素增加强度系数Q、期望偏转角度θ₁、禁忌表B_k初始化；

S3、M只蚂蚁从初始点出发；

S4、蚂蚁个体k根据状态转移概率公式以最大转移概率从栅格i转移到邻接栅格j；

S5、蚂蚁个体k每转移一次，将栅格j加入禁忌表B_k；

S6、根据精英策略信息素更新公式τ_ij(t+1)更新信息素，用于状态转移概率公式里τ_ij(t)的更新；其中，τ_ij(t+1)表示t+1时刻蚂蚁个体k从栅格i点转移到栅格j点的信息素强度；

其中：

式中，ρ：表示信息素挥发系数；τ_ij(t)：表示t时刻蚂蚁个体k从栅格i点转移到栅格j点的信息素强度；Δτ_ij＝Q/L_k表示路段(i,j)上信息素的增量，L_k表示蚂蚁个体k在本次循环中所走的路径总长度；Δτ_ij^*：表示精英蚂蚁在路径(i,j)上信息素的增加；

其中，σ：表示精英蚂蚁及数量；L*：是路径循环结束后所找出的最优解相对应的路径长度；

S7、判断所有的蚂蚁是否到达终点：若没有，则重复步骤S4-S6，直至所有的蚂蚁到达终止点；若有，则进行步骤S8；

S8、选出M条路径中距离最短的路径作为蚁群历经所有点后的最优路径并保存；

S9、判断是否达到最大迭代次数N_max：若没有，则跳转到步骤S3；若达到，则从N条最优路径中选择距离最短的一条作为预规划路径，并执行步骤S10；

S10、引入基于中心点的平滑方法对预规划路径进行平滑操作并输出平滑路径；

所述步骤S10具体为：通过在预规划路径的拐点处增加新节点来实现的，用新的节点代替旧节点来完成路径的平滑处理，是否添加新的节点与拐角的角度期望值α₁有关，若两条相邻直线的实际拐角θ₂小于等于θ₁，则在两条线段的可行域之间取线段的中点(x_-new1,y_-new1)和(x_-new2,y_-new2)，再判断新节点与两边构成的拐角角度是否满足大于角度期望值α₁：若不满足，继续进行上述变换，寻找新的拐点(x_-new1,y_-new1)和(x_-new2,y_-new2)；满足角度条件后，删除旧拐点，以新拐点代替；以此判断路径内的其他拐点是否满足条件，不断重复，使得整条路径的拐角都大于角度期望值。

2.根据权利要求1所述的基于蚁群改进和尖峰平滑的移动机器人路径规划方法，其特征在于：所述步骤S2中，蚂蚁个数M为50，迭代次数N为200，启发因子α为1，期望启发因子β为7，信息素挥发系数ρ为0.7，信息素增加强度系数Q为1，机器人的起始点坐标为(0.5,16.5)，终止点坐标为(16.5,0.5)，期望偏转角度θ₁为155°。