文章摘要
徐天余*,孙晓冬**,谢建良*,孟祥冬**,何启江***.基于自适应VFH算法的移动机器人避障规划[J].高技术通讯(中文),2023,33(6):643~651
基于自适应VFH算法的移动机器人避障规划
Obstacle avoidance planning for mobile robots based on adaptive VFH algorithm
  
DOI:10. 3772/ j. issn. 1002-0470. 2023. 06. 009
中文关键词: 路径规划; 自主避障; 向量场直方图(VFH); 自适应阈值
英文关键词: path planning, autonomous obstacle avoidance, vector field histogram (VFH), adaptive threshold
基金项目:
作者单位
徐天余* (*电子科技大学电子科学与工程学院成都 611731) (**中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214063) (***东南大学微电子学院南京 210096) 
孙晓冬** (*电子科技大学电子科学与工程学院成都 611731) (**中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214063) (***东南大学微电子学院南京 210096) 
谢建良* (*电子科技大学电子科学与工程学院成都 611731) (**中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214063) (***东南大学微电子学院南京 210096) 
孟祥冬** (*电子科技大学电子科学与工程学院成都 611731) (**中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214063) (***东南大学微电子学院南京 210096) 
何启江*** (*电子科技大学电子科学与工程学院成都 611731) (**中国电子科技集团公司第五十八研究所无锡 214063) (***东南大学微电子学院南京 210096) 
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中文摘要:
      向量场直方图(VFH)方法具有对传感器误差不敏感以及响应速率快等特点而广泛应用于移动机器人的运动避障问题。该方法将各方向的障碍物信息量化为强度值,并以设定的阈值判断可行性。而不同的阈值会造成机器人避障效果的差异,对不同任务环境的适应性较差。本文针对传统VFH方法的阈值敏感性问题进行改进,提出一种自适应阈值调整策略,通过构建阈值评价函数,结合环境信息对候选方向范围内每组阈值进行代价分析,实时地选取适于当前运动的阈值,使机器人能够自主完成避障。为验证算法的有效性和可靠性,设计模拟障碍物的场景并进行对比实验。结果表明,采用改进自适应阈值策略的VFH算法,能够改善传统算法对阈值敏感的问题,能保证机器人可以在狭窄通道中以较短的无碰撞路径到达目标位置。
英文摘要:
      Vector field histogram (VFH) is widely used in obstacle avoidance for mobile robots due to its insensitivity to sensor errors and fast response features. This method quantifies the obstacle information (of each direction) into intensity values and judges the feasibility by the threshold. However, different thresholds will bring robots about different obstacle avoidance effects and poor adaptability to various task environments. To address VFH’s threshold sensitivity issue, an adaptive threshold adjustment strategy is proposed. The threshold function comprehensively evaluates the pass-ability of each group of thresholds within the range of candidate directions combined with environmental information. It contributes to selecting the suitable threshold and completing autonomous obstacle avoidance for robot motion. To evaluate the algorithm’s effectiveness and reliability, a simulated obstacle environment is designed, and comparative experiments are conducted. Experimental results show that the VFH algorithm improves the threshold sensitivity of the traditional algorithm with the proposed adaptive threshold strategy, and meanwhile the robot could acquire a short collision free path in a narrow channel to reach the target position.
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