基于人工势场的机器人路径规划算法

基于人工势场的机器人路径规划算法

机器人路径规划是机器人领域中非常重要的一个问题，它涉及到了如何让机器人在复杂环境中自主地完成任务。其中，人工势场法是较为流行的一种路径规划算法。本文将详细介绍人工势场法的实现过程，并提供MATLAB代码作为演示。

1. 人工势场法简介

人工势场法是一种基于物理学原理的路径规划算法。其基本思想是将机器人看作质点，环境看作电磁场，机器人所受的外力就是电场力和斥力的合力，这个力会使机器人沿着电磁场的梯度方向运动，从而实现路径规划。

具体地，我们可以将机器人所处的环境分为两类区域：障碍物区域和自由空间区域。对于自由空间区域，其电磁场能量较低，机器人会向该区域运动；而对于障碍物区域，其电磁场能量较高，机器人会被电场力推离该区域。在这个过程中，斥力（用于避开障碍物）和吸引力（用于到达目标点）的作用也非常重要。

2. 人工势场法实现

下面我们将具体介绍如何使用人工势场法实现机器人路径规划。我们假设机器人已经具备了视觉感知系统，可以感知环境中的障碍物和目标点。

首先，我们需要定义障碍物的势能函数