机床与液压

作者：崔芯睿，向贤宝，蒋林，辜忠波，汤勃，潘艳桥

单位：武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室；武汉灵智云创科技有限公司；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：路径规划算法;环境特征点提取;射线模型;邻居节点重定义

基金：国家自然科学基金项目（52575665）；国家重点研发计划项目（2019YFB1310000）；国家自然科学基金面上项目（51874217）

为解决现有路径规划算法计算效率低、生成路径转折多的问题，提出一种基于环境特征点与射线模型的路径规划算法。对栅格地图进行预处理，通过二值化、形态学闭运算及连通性孤立块移除操作，剔除噪点与孤立障碍块，实现地图边界平滑。通过边缘检测、多边形拟合及向量叉乘方法，提取地图边界内凹点与障碍物拟合多边形顶点，将其作为环境特征点以替代传统栅格节点，显著缩小路径搜索空间。在路径搜索阶段，结合射线模型定义合法邻居节点，优化寻路逻辑，仅在环境特征点间进行遍历搜索，大幅减少计算开销的同时保障路径质量。最后，采用基于迭代二分搜索的自适应贝塞尔曲线，对路径拐点进行平滑处理。仿真场景验证得出：相较于A?*算法，文中算法时间缩短72%，折点个数减少93%；相较于Theta?*算法，时间缩短80%，折点个数减少25%；相较于射线模型算法，时间缩短59%。真实场景验证得出：相较于A?*算法，时间缩短61%，折点个数减少89%；相较于Theta?*算法，时间缩短67%，折点个数减少40%；相较于射线模型算法，时间缩短49%；验证了所提算法的有效性。该算法能有效解决传统算法在复杂环境中计算量大、路径曲折的问题，为移动机器人高效、平滑的路径规划提供了新的解决方案。

来源：2026年第3期

《机床与液压》期刊编辑部

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