【摘 要】
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现有的路径规划算法对路径规划过程中的路径安全性问题考虑较少，并且传统的PPO算法存在一定的方差适应性问题。为解决这些问题，提出了一种融合进化策略思想和安全奖励函数的Safe-PPO算法，算法以安全优先进行路径规划。采用CMA-ES的思想对PPO算法进行改进，并引入危险系数与动作因子来评估路径的安全性。使用二维栅格地图进行仿真实验，分别采用传统的PPO算法和Safe-PPO算法进行对比；采用六足机器
【机 构】
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北京工业大学信息学部人工智能与自动化学院
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金号61773027，62103009）； 北京市自然科学基金（基金号4202005）；
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现有的路径规划算法对路径规划过程中的路径安全性问题考虑较少，并且传统的PPO算法存在一定的方差适应性问题。为解决这些问题，提出了一种融合进化策略思想和安全奖励函数的Safe-PPO算法，算法以安全优先进行路径规划。采用CMA-ES的思想对PPO算法进行改进，并引入危险系数与动作因子来评估路径的安全性。使用二维栅格地图进行仿真实验，分别采用传统的PPO算法和Safe-PPO算法进行对比；采用六足机器人在搭建的场景中进行实物实验。仿真实验结果表明，本文提出的Safe-PPO算法在安全优先导向的路径规划方面具有合理性与可行性：在训练时Safe-PPO算法相比传统的PPO算法收敛速度提升18%，获得的奖励提升5.3%；在测试时采用融合危险系数与动作因子的方案能使机器人学会选择更加安全的道路而非直观上最快速的道路。实物实验结果表明，机器人可以在现实环境中选择更加安全的路径到达目标点。
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