基于遺傳算法的仿人機(jī)器人路徑規(guī)劃研究.pdf

1、仿人機(jī)器人是一種具有人形結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人。在運(yùn)動(dòng)過程當(dāng)中,由于仿人機(jī)器人的多自由度和行為控制的復(fù)雜性,需要穩(wěn)定的步態(tài)控制方法。多自由度舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng),并保持重心平衡,同時(shí)需要消耗大量能量,但是以自主運(yùn)動(dòng)的仿人機(jī)器人自身攜帶的能量來看,畢竟是有限的,要想得到能量的節(jié)約和最大化使用,還要保證在路徑規(guī)劃中的能耗、距離、路徑平滑度等多個(gè)目標(biāo)評價(jià)函數(shù)最小化原則。那么在路徑規(guī)劃技術(shù)中,這就是典型的多目標(biāo)優(yōu)化問題。
　　根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化

2、問題及其算法的研究和發(fā)展,為解決仿人機(jī)器人在路徑規(guī)劃中的多目標(biāo)優(yōu)化問題提供了方便。多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法在解決多目標(biāo)的優(yōu)化問題中具有顯著優(yōu)勢,首先選中非支配排序遺傳算法,并利用測試函數(shù)進(jìn)行了一系列的性能測試,證明了該算法收斂速度快且魯棒性好,因此被用來解決路徑規(guī)劃的多目標(biāo)優(yōu)化問題。
　　由于柵格法簡單有效,來實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模,可生成包含有起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的一系列隨機(jī)柵格號序列,即為一條隨機(jī)化路徑。根據(jù)路徑序列點(diǎn)與障礙物的關(guān)系,隨機(jī)路徑又可分

3、為可行路徑和不可行路徑,對于可行路徑要比不可行路徑的函數(shù)值小。根據(jù)仿人機(jī)器人的路徑規(guī)劃要求,改進(jìn)了交叉算子、變異算子,以及添加了優(yōu)化算子,這些算子可以增加種群多樣性和提高收斂性,根據(jù)初始化產(chǎn)生的隨機(jī)種群,進(jìn)行非支配等級排序,可以得到不同等級的優(yōu)化個(gè)體,處于低等級的非支配個(gè)體最接近Pareto真實(shí)最優(yōu)解,利用擁擠度比較算子找到近似最優(yōu)個(gè)體群體,保留這個(gè)精英群體,并進(jìn)行遺傳變異和迭代優(yōu)化,直到迭代結(jié)束。通過調(diào)整NSGA-II的種群規(guī)模、基因