【路径规划】基于RRT快速探索随机树算法为机器人寻找手绘迷宫从起始点到目标点的无碰撞路径附matlab代码-优快云博客

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🔥 内容介绍

在机器人的 “冒险旅程” 中，路径规划是核心挑战，特别是在手绘迷宫这样充满未知与复杂障碍的场景里。想象一下，机器人身处一个手绘迷宫，四周是弯弯曲曲、毫无规律的墙壁，传统的路径规划算法，比如 Dijkstra 算法，如同拿着一张详尽地图按部就班探索的行者，在这种复杂环境下，要计算每一个可能路径节点，消耗大量时间与计算资源；而 A * 算法虽引入启发函数，能朝着目标快速搜索，但面对不规则迷宫，启发函数的预估也会变得困难重重。

RRT 算法却另辟蹊径，它像是一位充满探索精神的冒险者，在黑暗迷宫中不断伸出 “智能触手” 。它通过随机采样，在迷宫空间中随机选择探索方向，逐步构建一棵不断生长的搜索树。这棵树从起点开始，如同藤蔓般蔓延，每一次生长都尝试向未知区域拓展。而且，它还具备 “目标偏向” 的智慧，有一定概率直接朝着目标点采样，大大提高了找到目标路径的速度。就像在迷宫中，它既不会盲目乱窜，也不会被复杂的结构困住，通过这种独特的探索方式，快速在迷宫中找到从起始点到目标点的无碰撞路径，这使得 RRT 算法在迷宫探索任务中脱颖而出，成为机器人实现高效导航的得力工具。

二、RRT 算法核心原理：随机探索与树状结构的完美协同

（一）算法核心四步走

1.随机采样策略：在迷宫这个充满未知的自由空间里，RRT 算法的随机采样策略就像是在黑暗中抛出的探索之锚。它以 90% 的概率在整个迷宫的自由区域内随机生成采样点，这种随机性使得算法能够探索到迷宫的各个角落，突破局部障碍的限制。例如，当机器人处于迷宫的复杂区域，周围布满了错综复杂的墙壁时，随机采样可以让它尝试不同的方向，找到可能隐藏在角落的通路。而剩下 10% 的概率则直接采样目标点，这就是目标偏置技术。当机器人逐渐接近目标点时，该技术就如同给它指明了前进的灯塔，优先采样终点，大大加速了算法的收敛速度，避免了盲目探索，快速引导机器人找到通往目标的路径。

4.碰撞检测机制：碰撞检测机制是确保机器人安全前行的 “护盾” 。采用线段 - 多边形相交算法，将机器人简化为圆形，计算新节点与父节点连线是否与迷宫墙壁（多边形障碍物）相交。具体实现是通过分离轴定理（SAT），检测线段在障碍物各轴向投影是否重叠。例如，当机器人尝试从一个位置移动到另一个位置时，碰撞检测机制就会启动，就像为机器人前方的道路进行扫描，检查是否有障碍物阻挡。如果检测到投影重叠，说明路径上存在障碍物，机器人就会停止前进，重新规划路线；只有当检测到路径安全时，机器人才会继续沿着规划的路径前进，确保了机器人在迷宫中探索时不会与障碍物发生碰撞，安全地寻找目标路径。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

min_dist = 1000;

for i = 1:size(nodes,1)

dist = ((x - nodes(i,2))^2 + (y - nodes(i,3))^2)^0.5;

if dist < min_dist

min_dist = dist;

x_near = nodes(i,2); %x-coordinate of nearest node

y_near = nodes(i,3); %y-coordinate

k_near = nodes(i,1); %index

end

🔗 参考文献

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2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类

2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类

2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测

2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类

2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类

2.14 PNN脉冲神经网络分类

2.15 模糊小波神经网络预测和分类

2.16 时序、回归预测和分类

2.17 时序、回归预测预测和分类

2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类

2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类

方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

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