未知环境中基于量子蚁群优化的移动机器人实时路径规划

doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.07.010

计算机与现代化

未知环境中基于量子蚁群优化的移动机器人实时路径规划

(1.中国石化催化剂有限公司技术信息部，北京100029；
2.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；
3.国网湖北省电力有限公司团风县供电公司，湖北黄冈438000)

收稿日期:2018-05-14 出版日期:2018-08-23 发布日期:2018-08-27
作者简介:张高林(1979-),男，辽宁锦州人,中国石化催化剂有限公司技术信息部工程师,硕士,研究方向:计算机信息技术,机器人仿真;张继宇(1989-),男,哈尔滨工程大学自动化学院硕士研究生,研究方向:智能机器人控制系统,模式识别与智能系统。

QuantumAntColonyOptimizationAlgorithmforReal-time#br# PathPlanningofMobileRobotinUnknownEnvironment

(1.DepartmentofTechnicalInformation,SINOPECCatalystCo.Ltd.,Beijing100029,China；

2.CollegeofAutomation,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China；
3.TuanfengCountyPowerSupplyCompany,StateGridHubeiElectricPowerCo.Ltd.,Huanggang438000,China)

Received:2018-05-14 Online:2018-08-23 Published:2018-08-27

摘要/Abstract

摘要： 针对未知环境中移动机器人的实时路径规划问题，提出一种基于量子蚁群优化(QuantumAntColonyOptimization,QACO)算法。本文方法中，每只蚂蚁携带一组量子比特从而增大了算法搜索空间，并采用量子旋转操作来增加种群位置的多样性，避免过早收敛，有利于算法跳出局部最优。在栅格环境模型的基础上建立激光探测模型，当激光探测模型探测到有威胁的障碍时，调用本文方法来重新规划路径，直至机器人避开障碍。最后，仿真实验表明本文方法的有效性、快速性及稳定性。

关键词: 量子蚁群优化, 路径规划, 移动机器人, 激光测距仪

Abstract: Thispaperproposesaquantumantcolonyoptimization(QACO)algorithmforsolvingthereal-timepathplanningofmobilerobotsinunknownenvironments.Intheproposedalgorithm,eachantcarriesasetofquantumbitstoincreasethealgorithmsearchspace,andquantumrotationoperationisusedtoincreasethediversityofpopulationlocationstoavoidprematureconvergence,whichisconducivetothealgorithmjumpingoutofthelocaloptimum.Thispaperestablishesalaserdetectionmodelbasedonthegridenvironmentmodel.Whenthelaserdetectionmodeldetectsathreateningobstacle,theproposedmethodiscalledtore-planningthepathuntiltherobotavoidstheobstacle.Finally,simulationexperimentsdemonstratetheeffectiveness,rapidity,andstabilityoftheproposedalgorithm.

Key words: quantumantcolonyoptimization, pathplanning, mobilerobot, laserdetection

中图分类号:

TP242

张高林1,张继宇2,周萌3. 未知环境中基于量子蚁群优化的移动机器人实时路径规划[J]. 计算机与现代化, doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2018.07.010.

ZHANGGao-lin1,ZHANGJi-yu2,ZHOUMeng3. QuantumAntColonyOptimizationAlgorithmforReal-time#br# PathPlanningofMobileRobotinUnknownEnvironment[J]. Computer and Modernization, doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2018.07.010.

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未知环境中基于量子蚁群优化的移动机器人实时路径规划

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