路径规划之基于插值的规划算法
关注同名微信公众号“混沌无形”,有趣好文!
原文链接:机器人曲线插值拟合算法研究现状简述(包含原文PDF百度云下载链接)
第一类是采用多项式曲线来描述机器人运动轨迹,这是因为多项式曲线灵活多变,且能容易满足曲率连续要求,并能够容易导出速度曲线,因此非常适合描述机器人运动轨迹,按照多项式构造方式主要分为:插值多项式曲线、贝塞尔曲线、样条曲线,具体如下:
插值多项式曲线
Chang等人提出QPMI (Quadratic Polynomial and Membership Interpolation)算法可创建无碰撞、无龙格现象的曲率连续曲线,并使用Pan算法检测曲线碰撞点位置,并通过增加子锚点以重规划无碰撞路径,但在复杂拥挤环境下的碰撞检测及重规划成本较高[2]。
Werling等人基于道路建立Frenet坐标系,将无人车运动分解为纵向、横向运动,并分别建立路程-时间的五次多项式方程,考虑避障约束、舒适度等因素及其长期运动模式(换道、合并等)设计优化目标函数,结合始末运动状态,输出最佳运动控制量[3]。
图 2.1 基于Frenet坐标系规划的多项式轨迹[3]
Xu等人进一步提出路径、速度解耦循环迭代优化框架,如图 2.2所示,将三次多项式(绿色)或五次多项式(红色)应用于道路状态网格,综合静态、动态成本函数,选择最佳轨迹,并以该最佳轨迹(包含路径、曲线)为初值,使用单纯形法循环迭代优化路径曲线(先)及速度曲线(后),比未使用该迭代优化框架的算法性能提升10%,规划时间减少50%[4]。
图 2.2 多项式路径曲线[4]
Talamino等人提出与文献[3, 4]相似的运动规划方法,作者基于Frenet坐标系横轴、纵轴分别用两个五次多项式曲线连接相邻状态,并分析得到该曲线及其曲率变化具有对称性,得到简洁的优化模型,极大提升路径曲线生成效率,并基于该曲线建立速度优化模型,最终在仿真中验证了无人车在避障、变道等场景的良好性能[5]。
贝塞尔曲线
Han等人综合局部栅格图中的全局路径及障碍物影响以确定控制点,生成无碰撞的四阶贝塞尔曲线作为局部路径,并使用PID控制器根据曲线[6]。
如图 2.3所示,González等人针对单岔口、连续岔口场景使用三阶贝塞尔曲线过渡,并提出曲率评估权重算法调节控制点以保证曲线曲率(起始点、终止点及中间段)连续且满足最大曲率约束,并被集成到RITS自动驾驶系统[7]。
图 2.3 贝塞尔曲线[7]
样条曲线
Elbanhawi等人针对类车机器人提出B样条曲线与RRT相结合的方法,利用B样条曲线平滑性好的特点以降低搜索维度,快速生成适用于轮式机器人的曲率连续曲线[8]。
图 2.4 B样条曲线[8]
NURBS曲线是特殊的B样条曲线,Belaidi等人针对移动机器人在三维环境下的运动规划问题,采用NURBS曲线生成平滑的路径[9]。
精彩的理论论证过程见原文链接(含全文下载链接)
由于网页排版效果一般,所以笔者按照期刊论文版式为小伙伴们整理了原文PDF,方便收藏和回味。
原文链接:(包含原文PDF百度云下载链接)
CSDN下载链接:机器人曲线插值拟合算法研究现状简述如果喜欢的话,可以关注我,有趣好文!
微信公众号:混沌无形
知乎号:混沌无形
B站:混沌无形R
路径规划之基于插值的规划算法相关推荐
- 【PSO三维路径规划】基于matlab粒子群算法无人机三维路径规划【含Matlab源码 1260期】
一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水下 ...
- 【PSO三维路径规划】基于matlab粒子群算法无人机三维路径规划【含Matlab源码 192期】
⛄一.无人机简介 无人机的航迹规划是指在综合考虑无人机飞行油耗.威胁.飞行区域以及自身物理条件限制等因素的前提下, 为飞行器在飞行区域内规划出从初始点到目标点最优或者满意的飞行航迹, 其本质是一个多约 ...
- 【ACO三维路径规划】基于matlab蚁群算法无人机三维路径规划【含Matlab源码 1278期】
一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水下 ...
- 【PSO三维路径规划】基于matlab粒子群算法无人机三维路径规划【含Matlab源码 015期】
一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水下 ...
- 【ABC三维路径规划】基于matlab人工蜂群算法多无人机三维路径规划【含Matlab源码 170期】
一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水下 ...
- 【ACO三维路径规划】基于matlab蚁群算法水下潜器三维路径规划【含matlab源码 043期】
一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水下 ...
- 【PSO三维路径规划】基于matlab粒子群算法无人机山地三维路径规划【含Matlab源码 1405期】
⛄一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水 ...
- 【ABC三维路径规划】基于matlab人工蜂群算法无人机三维路径规划【含Matlab源码 021期】
⛄一.无人机简介 0 引言 随着现代技术的发展,飞行器种类不断变多,应用也日趋专一化.完善化,如专门用作植保的大疆PS-X625无人机,用作街景拍摄与监控巡察的宝鸡行翼航空科技的X8无人机,以及用作水 ...
- 【CS三维路径规划】基于matlab布谷鸟灰狼算法、灰狼算法求解复杂地形下三维无人机路径规划问题【含Matlab源码 2216期】
⛄一.无人机三维路径规划简介 1 无人机航迹规划问题的数学模型 建立三维航迹规划问题的数学模型时, 不但考虑无人机基本约束, 还考虑复杂的飞行环境, 包括山体地形和雷暴威胁区. 1.1 无人机基本约束 ...
最新文章
- erdas图像增强步骤_基于erdas的图像增强处理
- 未来软件是什么样呢?数据库篇(转载)
- 64位操作系统的原理
- 哈啰在分布式消息治理和微服务治理中的实践
- Dubbo底层采用Socket进行通信详解
- 【C语言】C语言里++能随便用吗?
- 红橙Darren视频笔记 自定义View总集篇
- python使用新的有序序列重新替换原有的值
- sql server一个查询语句引发的死锁
- [译]应用内搜索功能实现 Android TV应用程序手册教程十三
- vmware workstation 12安装ubuntu kylin 16.04虚拟机
- 计算机辅助汽车人机工程未来挑战,汽车人机工程学
- C语言按行列加密解密(英文文本)
- 分享5个Excel实用日常小技巧,不会的别说你会Excel!
- QT ffmpeg 播放器
- 各种Hash函数和代码
- 基于stm32的四轴无人机和智能车编程实践目录
- 2022年“科学探索奖”获奖者90%具有海外经历
- ailoop2里面的1个待考察的,在ailoop3里面的操作。(先使用海巨人,不使用英雄技能召唤图腾的问题)...
- 牛客网NC77-20.7.23-dp(动态规划?)