遺傳算法在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-20 02:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）機(jī)器人被看做是一個(gè)點(diǎn)；（2）障礙物的尺寸都向外擴(kuò)展半個(gè)機(jī)器人半徑。 路徑規(guī)劃環(huán)境模型圖 Path planning environment model diagram 在機(jī)器人的工作環(huán)境圖中可以看到，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡由若干直線段構(gòu)成，每段直線段是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的基本單位。 機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的整個(gè)路徑可表示成： 其中Li是第i段直線段的矢量表示，它的兩個(gè)端點(diǎn)分別可以表示為Pi和Pi+1,符號(hào)“+”表示矢量的運(yùn)算?？梢砸設(shè)表示原點(diǎn)，于是于是整個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑可以表示為如下的路點(diǎn)矢量集合：設(shè)Pi的坐標(biāo)點(diǎn)可以表示為（xi，yi），那么在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，路徑就可以以坐標(biāo)點(diǎn)形式儲(chǔ)存。這樣就完成了對(duì)染色體的編碼，所有的路徑T是可能的一個(gè)滿足條件路徑。 群體初始化群體初始化往往是隨即產(chǎn)生的，這里所講的兩種遺傳算法都是隨即生產(chǎn)從出發(fā)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的任意一條可行路徑集合作為初始群體。例如在第一個(gè)遺傳算法應(yīng)用中采用均勻分布的方法進(jìn)行群體初始化。 適應(yīng)度函數(shù)規(guī)劃出路徑的優(yōu)劣程度要有一個(gè)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。適應(yīng)度函數(shù)就是為了評(píng)價(jià)這個(gè)優(yōu)劣程度。在這個(gè)適應(yīng)度函數(shù)中以路徑長(zhǎng)度和障礙物作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并使所求解向指標(biāo)漸小的方向進(jìn)化。該函數(shù)的構(gòu)造如下： (1)在函數(shù)中a1，a2是權(quán)重系數(shù)，分別強(qiáng)化了不同指標(biāo)的重要性。第一項(xiàng)表示路徑的總長(zhǎng)度，第二項(xiàng)是障礙物的排斥函數(shù)。 (2) M是障礙物的個(gè)數(shù)，βi是第i段直線與第j個(gè)障礙物的排斥度。定義為： (3)共3 項(xiàng)分別對(duì)應(yīng):①直線段與障礙物相交時(shí)。②直線段距離障礙物do≤ ds； ③直線段遠(yuǎn)離障礙物 do ds 。其中γ為使直線段不與障礙物相交所要移動(dòng)的最短距離，do 為直線段到障礙物的距離，稱ds為安全距離,當(dāng) do ≥ ds后,算法將不再試圖使路徑進(jìn)一步遠(yuǎn)離障礙物,稱該線段和障礙物無(wú)排斥。給出適應(yīng)度函數(shù)后，在后面的運(yùn)行過程中，算法試圖使適應(yīng)度函數(shù)最小化并認(rèn)為使得該函數(shù)取得較小值的解為較優(yōu)解。 遺傳操作l 交叉算子交叉操作對(duì)兩個(gè)對(duì)象操作，對(duì)對(duì)象進(jìn)行隨即分割，然后重組得到兩個(gè)新的個(gè)體。交叉根據(jù)分割點(diǎn)的數(shù)量分為單點(diǎn)交叉和多點(diǎn)交叉，單點(diǎn)交叉是多點(diǎn)交叉的一種特殊形式。： 多點(diǎn)交叉操作 Multipoint crossover operation在圖中，父染色體被隨機(jī)四個(gè)分割點(diǎn)分為五部分，標(biāo)有箭頭的部分互換。這樣完成交叉操作后產(chǎn)生兩條子染
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