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《中南大学》 2008年
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基于免疫遗传算法的移动机器人路径规划研究

陈曦  
【摘要】: 遗传算法是一种进化计算技术,也是一种基于叠代的工具。系统初始化为一组随机解,通过叠代搜寻最优值。目前已广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他应用领域。显示出遗传算法在求解复杂问题方面的优越性。 本文综述了遗传算法的产生和发展历程,详细阐述了其生物学机理;介绍了基本遗传算法的原理、特点、实施;同时针对遗传算法存在的一些缺点,列举了当前的一些典型的遗传算法改进算法,对其在各领域的应用做了简要的叙述,并在遗传算法的基础上提出了一种改进的新算法——免疫遗传算法。同时综述了机器人的起源与发展历程,展望了未来机器人的发展方向——智能机器人。智能机器人中最重要的一个研究课题是移动机器人的路径规划,在文中详细地说明了移动机器人路径规划的一般概念、特点、分类及其进行路径规划的一些基本问题以及几种常见的路径规划方法。 在此基础上,本文结合移动机器人路径规划的特点,提出了基于带精英保留的免疫遗传算法的移动机器人全局最优路径规划方法。该算法很好的解决了遗传算法存在的一些问题,主要有早熟收敛、容易陷入局部最优、局部搜索能力较弱、收敛速度慢等。基于精英保留免疫遗传算法的移动机器人全局最优路径规划方法分为二步:第一步是利用栅格法建立移动机器人的自由空间模型,第二步是采用免疫遗传算法为机器人搜索出一条全局最优路径。我们已经对所提出的算法进行了计算机仿真,通过结果对比,证实了本文所提出的方法无论是在收敛速度,还是在动态收敛特征方面都比基于基本遗传算法移动机器人全局路径规划方法更好。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陆州;李琳;邹炎飚;;基于免疫算法的移动机器人路径规划研究[J];机床与液压;2012年11期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱青;基于蚁群算法的船舶航线设计方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 王龙吉;超市多任务机器人实用化路径规划方法研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 王坤;基于量子粒子群算法的移动机器人的路径规划的研究[D];江南大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周伟良,何鲲,曹先彬,程慧霞;基于一种免疫遗传算法的BP网络设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 韩炜,廖振鹏;关于遗传算法收敛性的注记[J];地震工程与工程振动;1999年04期
3 李小平,王凤儒;优解保留遗传算法收敛性的研究[J];电机与控制学报;2000年01期
4 刘铁男,姜建国,陈继刚,张长江,于镝;遗传算法的收敛性分析[J];大庆石油学院学报;2000年03期
5 王醒策,张汝波,顾国昌;基于势场栅格法的机器人全局路径规划[J];哈尔滨工程大学学报;2003年02期
6 张捍东;董保华;岑豫皖;郑睿;;栅格编码新方法在机器人路径规划中的应用[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年01期
7 熊春山,黄心汉,王敏;手眼立体视觉的算法与实现[J];机器人;2001年02期
8 屠大维,林财兴;智能机器人视觉体系结构研究[J];机器人;2001年03期
9 庄晓东,孟庆春,殷波,王汝霖,熊建设,王旭柱;动态环境中基于模糊概念的机器人路径搜索方法[J];机器人;2001年05期
10 李磊,叶涛,谭民,陈细军;移动机器人技术研究现状与未来[J];机器人;2002年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郑日荣;基于欧氏距离和精英交叉的免疫算法研究[D];华南理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
2 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
4 安振刚,李谋渭,尹显东,于宁,唐伟;遗传神经网络在平整轧制力预报中的应用[J];鞍钢技术;2001年06期
5 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
6 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
7 吴金华;戴淼;尹剑;;基于遗传神经网络的陕西省土地利用结构模型研究[J];安徽农业科学;2008年36期
8 陆克芬;方崇;张春乐;;基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J];安徽农业科学;2009年23期
9 陈广洲;汪家权;解华明;李国莲;;基于遗传算法的土地多目标规划应用[J];安徽农业科学;2009年24期
10 刘延明;陆克芬;方崇;;基于投影寻踪和粒子群优化算法的南宁市内河水质综合评价研究[J];安徽农业科学;2009年26期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
3 王华;黄筱调;何晋;;基于模糊CMAC的水下灵巧手手指轨迹控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;;考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
8 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
10 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘旭红,张国英,刘玉树,张君;基于多目标遗传算法的路径规划[J];北京理工大学学报;2005年07期
2 雷艳敏;冯志彬;;改进的势场栅格法在机器人路径规划中的应用[J];长春大学学报;2009年02期
3 李峰;邓园园;;一种手工进行航线设计的算法[J];测绘与空间地理信息;2007年06期
4 禹建丽,成久洋之,Valeri.Kroumov;线性再励的自适应变步长机器人神经网络路径规划算法[J];燕山大学学报;2002年03期
5 马明山,朱绍文,何克忠,李相伟;室外移动机器人定位技术研究[J];电工技术学报;1998年02期
6 李小平,王凤儒;优解保留遗传算法收敛性的研究[J];电机与控制学报;2000年01期
7 张立华;朱庆;刘雁春;李树军;;电子海图平台下的航线自动设计方法[J];大连海事大学学报;2007年03期
8 房芳;马旭东;戴先中;;基于混合模型的移动机器人同时定位与环境建模[J];东南大学学报(自然科学版);2009年05期
9 刘铁男,姜建国,陈继刚,张长江,于镝;遗传算法的收敛性分析[J];大庆石油学院学报;2000年03期
10 张泽明;罗文坚;王煦法;;基于免疫进化非选择机制的移动机器人路径规划算法研究[J];电子与信息学报;2007年08期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 柳长安;无人机航路规划方法研究[D];西北工业大学;2003年
2 刘自发;基于智能优化算法的配电网络规划与优化运行研究[D];天津大学;2005年
3 左洪浩;蚁群优化算法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 陈少斌;自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究[D];浙江大学;2008年
5 刘利强;蚁群优化方法研究及其在潜艇导航规划中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 潘薇;多移动机器人地图构建的方法研究[D];中南大学;2009年
7 王薇;轮式移动机器人的运动控制研究[D];北京邮电大学;2009年
8 刘波;蚁群算法改进及应用研究[D];燕山大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王牧;电子海图系统中最优航线设计的研究[D];大连海事大学;2000年
2 张宏烈;移动机器人全局路径规划的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 谢兴澜;ECDIS中的航线设计与最优航法[D];大连海事大学;2003年
4 谭晓智;符合国际标准的电子海图基础平台的设计与实现[D];大连海事大学;2003年
5 赵峰;动态环境下移动机器人路径规划[D];北京工业大学;2003年
6 高涛;基于八叉树模型的水下机器人三维全局路径规划研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 秦玲;蚁群算法的改进与应用[D];扬州大学;2004年
8 徐治非;基于海图数据的AUV全局路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 张勇刚;电子海图快速拼图显示技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 付岩;智能水下机器人全局及局部路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张广林;胡小梅;柴剑飞;赵磊;俞涛;;路径规划算法及其应用综述[J];现代机械;2011年05期
2 杨贺娟;马骥;季丽丽;;基于免疫蚁群算法的机器人路径规划[J];信息系统工程;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 傅阳光;粒子群优化算法的改进及其在航迹规划中的应用研究[D];华中科技大学;2011年
2 张丹;三峡回水变动区船舶航行路径优化及三维环境仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 陈哲平;基于MSRS 5vs5仿真足球机器人决策系统的研究[D];长沙理工大学;2010年
2 杨柳;移动机器人动态路径规划方法研究[D];江南大学;2011年
3 鄢小虎;基于生物智能的移动机器人路径规划研究[D];华北电力大学(北京);2010年
4 吴笑萍;一类多机器人系统任务分配方法的研究[D];南京理工大学;2012年
5 刘亚威;基于QPSO的带障碍空间路径规划研究[D];河南工业大学;2011年
6 王重雷;基于微分进化算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周伟良,何鲲,曹先彬,程慧霞;基于一种免疫遗传算法的BP网络设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 禹建丽,成久洋之,Valeri.Kroumov;线性再励的自适应变步长机器人神经网络路径规划算法[J];燕山大学学报;2002年03期
3 韩炜,廖振鹏;关于遗传算法收敛性的注记[J];地震工程与工程振动;1999年04期
4 李小平,王凤儒,常会友;用定界-遗传算法解Job-shop调度问题[J];电机与控制学报;1999年02期
5 李小平,王凤儒;优解保留遗传算法收敛性的研究[J];电机与控制学报;2000年01期
6 李海峰,王海风,陈珩;免疫系统建模及其在电力系统电压调节中的应用[J];电力系统自动化;2001年23期
7 刘铁男;带遗忘因子的拟最小二乘法[J];大庆石油学院学报;1987年02期
8 刘铁男,陈广义;变阶式递推最小二乘法与AR模型在线辨识器[J];大庆石油学院学报;1989年04期
9 刘铁男,姜建国,陈继刚,张长江,于镝;遗传算法的收敛性分析[J];大庆石油学院学报;2000年03期
10 钟守楠;自然进化机制对于系统优化的启迪[J];大自然探索;1998年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢慕君;余光伟;;基于遗传算法的AS-R移动机器人路径规划研究[J];微型机与应用;2010年04期
2 王娟娟;曹凯;;基于栅格法的机器人路径规划[J];农业装备与车辆工程;2009年04期
3 张美玉,黄翰,郝志峰,杨晓伟;基于蚁群算法的机器人路径规划[J];计算机工程与应用;2005年25期
4 郑勇;;基于蚁群算法的移动机器人全局路径规划[J];科技信息(科学教研);2008年17期
5 谭冠政;刘关俊;;基于粒子群算法的移动机器人全局最优路径规划[J];计算机应用研究;2007年11期
6 王艳;朱庆保;;基于二进制粒子群算法的移动机器人路径规划[J];南京师范大学学报(工程技术版);2009年02期
7 刘海;郭小勤;余得贵;;清洁机器人全覆盖路径规划算法综述[J];机电产品开发与创新;2008年06期
8 张捍东;董保华;岑豫皖;郑睿;;栅格编码新方法在机器人路径规划中的应用[J];华中科技大学学报(自然科学版);2007年01期
9 陈雄;赵一路;韩建达;;一种改进的机器人路径规划的蚁群算法[J];控制理论与应用;2010年06期
10 师黎;邵国;;改进遗传算法用于移动机器人路径规划[J];计算机工程与设计;2008年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王栋耀;马旭东;戴先中;尚文;;移动机器人避障运动的一种控制方法[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年
2 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
5 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 朱正;刘士荣;张波涛;;一种基于改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
10 关胜晓;许心德;曹洋;张彦;;移动机器人避开运动障碍物的策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 编译 王金元;微型机器人 虫子般灵巧[N];北京科技报;2005年
2 张建松;科考机器人南极建功[N];科学导报;2008年
3 记者 杜华斌;美研制出世界最小移动机器人[N];科技日报;2005年
4 铭心孙伟;中国机器人首次上南极[N];中国质量报;2007年
5 王笑梅;沈阳机器人开始首次南极科考之旅[N];辽宁日报;2007年
6 通讯员 张婵记者 毕玉才 苗家生;国产机器人将首次登上南极[N];光明日报;2007年
7 本报记者  贾旮菲;“新松”恨不高千尺[N];现代物流报;2006年
8 高级记者 马驰;新松公司:不断征服新领域[N];沈阳日报;2010年
9 张建松;特殊队员加盟南极科考[N];大众科技报;2007年
10 记者 王炳坤;机器人[N];新华每日电讯;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
2 马佳;改进免疫遗传算法及其在优化调度问题中的应用研究[D];东北大学;2008年
3 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
4 海丹;移动机器人与无线传感器网络混合系统的协作定位问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
6 顾嘉俊;移动机器人在非平坦地形上的自主导航研究[D];上海交通大学;2010年
7 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
8 闫飞;面向复杂室外环境的移动机器人三维地图构建与路径规划[D];大连理工大学;2011年
9 袁桂丽;人工免疫系统及其在电站控制中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2010年
10 康亮;自主移动机器人运动规划的若干算法研究[D];南京理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈曦;基于免疫遗传算法的移动机器人路径规划研究[D];中南大学;2008年
2 余炎峰;基于免疫遗传算法的移动机器人全局路径规划[D];合肥工业大学;2007年
3 任志阳;移动机器人控制器的研究及其实现[D];南京理工大学;2004年
4 李胡美;基于自适应免疫遗传算法求解排课问题的研究[D];内蒙古大学;2010年
5 王娟娟;移动机器人路径规划方法研究[D];山东理工大学;2010年
6 刘亮;基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划[D];武汉科技大学;2007年
7 徐春丽;基于免疫遗传算法的无功优化研究[D];华北电力大学(北京);2003年
8 吴涛;移动机器人避障与路径规划研究[D];华中科技大学;2004年
9 王磊;移动机器人路径规划研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
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