基于人工势场的全局路径规划方法研究与仿真开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

路径规划作为机器人技术和人工智能领域的关键问题之一，其目标是在复杂环境中找到一条从起点到终点的无碰撞路径。

随着机器人应用领域的不断扩展，例如自动驾驶、无人机配送、仓储物流等，对路径规划算法的要求也越来越高，不仅要求路径安全无碰撞，还要考虑环境的动态变化、路径的平滑度和最优性等因素。

本选题研究基于人工势场的全局路径规划方法，旨在解决传统人工势场法存在的问题，提高路径规划算法的性能，使其能够更好地应用于实际场景。

2. 本选题国内外研究状况综述

路径规划是机器人领域的一个重要研究方向，人工势场法作为一种经典的路径规划算法，一直受到国内外学者的广泛关注。

1. 国内研究现状

国内学者在人工势场法的研究方面取得了一定的成果，主要集中在改进人工势场函数、解决局部极小值问题等方面。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题将在深入研究人工势场法基本原理的基础上，分析其在全局路径规划中存在的优缺点，针对传统方法的局限性，提出改进策略，并通过仿真实验验证改进算法的有效性。

1. 主要内容

1.深入研究人工势场法的基本原理，包括引力势场、斥力势场的设计，以及合势场的构建方法。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、算法设计、仿真实验相结合的研究方法，逐步深入地开展研究工作。

1.首先进行文献调研，深入研究人工势场法的基本原理、国内外研究现状以及最新研究成果，为本研究提供理论基础。

2.在此基础上，分析传统人工势场法存在的问题，例如局部极小值问题、目标不可达问题等，并对这些问题进行深入分析，找出问题根源。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.提出一种改进的人工势场函数，该函数能够更准确地反映环境信息，引导机器人避开障碍物，同时避免陷入局部极小值。

2.提出一种解决目标不可达问题的有效策略，例如引入虚拟目标点、动态调整势场参数等，确保机器人能够在各种环境下找到可行路径。

3.将改进的人工势场法应用于动态环境下的路径规划，并提出一种基于滚动窗口的人工势场法，使机器人能够实时感知环境变化，并动态调整路径，以实现安全高效的导航。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.孙超,陈辉,王智,等.基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[j].机器人,2020,42(05):582-591.

2.王鹏,周旋,陈杰,等.基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[j].机械工程学报,2020,56(20):10-19.

3.李超,黄宝健,刘华军.基于改进人工势场法的移动机器人路径规划[j].控制理论与应用,2019,36(12):2023-2032.