改进A*算法融合改进DWA算法的移动机器人路径规划

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针对机器人路径规划对于路径最短、搜索效率以及平滑度的性能要求,提出一种改进A*与改进动态窗口法(Dynamic window approach, DWA)相融合的算法。针对传统A*在复杂场景下输出非最优路径、寻路效率低等问题,结合曼哈顿和对角线设计新的启发函数,并对其动态分配权重,实现全局路径最短,减少寻路时间。针对传统8邻域8方向搜索效率低、耗时长等问题,提出一种基于8邻域改进的搜索策略,对当前节点实时动态分配最优的搜索方向。针对路径存在多余无用节点问题,使用Floyd算法去除冗余节点,减少转向次数,缩短路径长度。针对传统DWA算法规划的路径非全局最优问题、目标点附近存在障碍物时规划的路径长度增加或者规划失败问题,加入全局关键节点信息和引入目标点距离评估子函数。针对关键节点距离较长,导致融合算法规划的路径偏离全局最优路径问题,提出关键点密集化策略。最后,将提出的改进A*算法、融合算法和已有的其他改进算法进行比较,仿真结果表明,改进的A*算法能够在复杂环境中生成最短全局路径,平均转向次数减少16.3%,平均寻路时间缩短55.66%;融合算法在临时障碍物环境下,平均路径长度和平均运行时间分别缩短6.1%、14.7%,在移动障碍物环境下,平均路径长度和平均运行时间分别缩短1.6%、39.8%。
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