机床与液压

作者：王朝阳，蒋林，杨婉振，万乐，汤勃，朱建阳

单位：武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学机器人与智能系统研究院；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学机器人与智能系统研究院；武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉科技大学机器人与智能系统研究院

关键词：路径规划;Voronoi图;A*算法;骨架提取

针对目前Voronoi图路径规划算法实时性差、骨架提取过程耗时长、规划的路径曲折冗余的问题，提出一种基于自由区域的骨架关键点构建骨架图结构结合A?*算法的路径规划算法。对路径规划的栅格地图进行预处理，去除地图噪声和边缘毛刺，改进骨架提取算法，使其仅对地图中自由区域提取骨架，从而显著降低骨架提取时间。利用骨架关键点及其连接关系构建骨架图结构，骨架图结构能够显著简化环境信息，使路径规划算法在搜索过程中更加专注于关键路径，并将骨架图结构引入到A?*算法的评估函数中，有效解决Voronoi图路径曲折冗余问题。在家庭与多障碍物仿真环境中，与文献[6]的Voronoi改进算法对比实验表明： 所提算法规划的路径长度平均减少13.23%，路径平滑度显著提升，消除了短距离规划中的冗余转折；规划时间平均降低34.46%，搜索效率明显改善。在实际机器人导航实验中，文中算法生成的路径在保持安全距离的同时更直接，验证了其在实际场景中的有效性与鲁棒性。文中算法所得的规划时间，规划路径长度较对比算法更少，显著提升了机器人路径规划的实时性和效率。算法在减少计算开销的同时生成更平滑、安全的路径，适用于复杂环境的实时导航需求，为机器人全局路径规划提供了高效可行的解决方案。

来源：2026年第5期

《机床与液压》期刊编辑部

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