More Quickly-RRT*: Improved Quick Rapidly-exploring Random Tree Star algorithm based on optimized sampling point with better initial solution and convergence rate

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作者
Xining Cui,Caiqi Wang,Yi Xiong,Ling Mei,Shiqian Wu
出处
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence [Elsevier BV]
卷期号:133: 108246-108246 被引量:44
标识
DOI:10.1016/j.engappai.2024.108246
摘要

RRT* (Rapidly-exploring Random Tree Star), as a variant of RRT (Rapidly-exploring Random Tree), is widely used to solve path planning problems because of its asymptotic optimality. However, the algorithm is inefficient due to the high initial path cost and the slow convergence rate. In this paper, we propose a More Quickly-RRT* (MQ-RRT*) path planning algorithm based on optimized sampling points to solve the problems. A sparse sampling mechanism is proposed in MQ-RRT* to improve the global search efficiency by reducing repetitive sampling. To make the random tree oriented when expanding, a dynamic goal-biased strategy is proposed, which can reduce the sampling time. Like Q-RRT* (Quick-RRT*), MQ-RRT* expands the set of possible parent nodes in the ChooseParent and Rewire phases, which reduces the path cost. On this basis, a method for creating a new parent node close to the obstacle is proposed. The creation process can be divided into two steps: Remove-tips and CreateNodes, which further reduces the cost of path generation and makes the path smoother by using the triangle inequality principle. Finally, numerical simulations are used to compare the proposed algorithm with RRT*, Q-RRT*, GuILD (Guided Incremental Local Densification), and F-RRT* (Fast-RRT*), which verifies that the proposed algorithm has certain advantages in path cost, convergence rate, and path smoothness.
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