陈金鑫,董 蛟,朱旭芳

(海军工程大学，湖北 武汉 430000)

Khatib在1986年提出了人工势场法,它的基本思想是在机器人周围设计一种类似于电场的势场,机器人的运动依靠势场力进行驱动。障碍物对机器人产生“斥力”,目标对机器人产生“引力”,障碍物斥力和目标引力的矢量和是机器人所受的合力,合力的方向即机器人下一步的运动方向。该方法由于数学原理简单，计算速度快，硬件要求低，被广泛应用于移动机器人路径规划。

同时,传统的人工势场法也存在着缺陷,文献[1]指出该方法依托局部环境信息进行运算,缺少全局信息的指导,存在着陷入局部极小陷阱,产生目标不可达，规划路径徘徊震动等问题。为此,研究人员对此做了大量改进:文献[2]重新定义了势场函数,加入了可调参数,并使用进化算法确定最优参数;文献[3-4]将距离项引入斥力势场函数,解决了局部极小引起的目标不可达问题;文献[5-9]均对势场函数进行了改进,提高了规划路径的质量；文献[10-12]通过增设虚拟目标点的方式引导机器人走出局部极小点;文献[13-14]则从障碍物入手,增设虚拟障碍物,修改障碍物斥力的影响范围,进而达到避碰的目的；文献[15-19]将人工势场法与其他路径规划算法进行融合,取得了不错的避碰效果。以上研究均对人工势场法的发展起到了促进作用,不过部分算法也存在着规划过于复杂、实时性差等问题。

本文为解决人工势场法存在的局部极小问题,提出一种改进模型,根据机器人和障碍物、目标的相对位置偏转斥力的方向,同时自适应调节斥力系数,最后通过Matlab仿真验证了算法的有效性。……