Hybrid genetic algorithm based smooth global-path planning for a mobile robot

运动规划 数学优化 任意角度路径规划 遗传算法 分段 算法 路径(计算) 机器人 基于群体的增量学习 移动机器人 计算机科学 数学 人工智能 程序设计语言 数学分析
作者
Phan Gia Luan,Nguyen Truong Thinh
出处
期刊:Mechanics Based Design of Structures and Machines [Taylor & Francis]
卷期号:51 (3): 1758-1774 被引量:52
标识
DOI:10.1080/15397734.2021.1876569
摘要

The goal of the global path planning task is to produce an optimal safe path for robot respect to the given map. There are many global path planning methods that have been studied. In this paper, we propose a novel Hybrid Genetic Algorithm (HGA) that is used to generating smooth paths for differential wheeled robots. The main idea of HGA is to provide the dynamic mutation rate and switchable global-local search method to the mutation operator of ordinary genetic algorithm. By deploying these modifications, the premature convergence of the generic genetic algorithm and the high time-consuming fitness calculation of the memetic algorithm are reduced. HGA also takes care of chromosome length (defined by the size of a set of points that construct a path) by applying the population replacement method. Our algorithm satisfies the important criteria in the path planning task: safe and minimum-length. Based on continuous-curvature Piecewise Cubic Bezier Curve, HGA directly provides the smoothed paths for differential wheeled robots. Therefore, our proposed algorithm does not need any third-party algorithm for smoothing planned path. Several experiments regarding the proposed algorithm on our robot and its results are analyzed and presented.

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