The EBS-A* algorithm: An improved A* algorithm for path planning

算法 任意角度路径规划 运动规划 计算机科学 稳健性(进化) 平滑的 路径(计算) A*搜索算法 快速通道 节点(物理) 机器人 人工智能 工程类 计算机视觉 生物化学 化学 结构工程 基因 程序设计语言
作者
Huanwei Wang,Shangjie Lou,Jing Jing,Yisen Wang,Wei Liu,Tieming Liu
出处
期刊:PLOS ONE [Public Library of Science]
卷期号:17 (2): e0263841-e0263841 被引量:65
标识
DOI:10.1371/journal.pone.0263841
摘要

Path planning plays an essential role in mobile robot navigation, and the A* algorithm is one of the best-known path planning algorithms. However, the traditional A* algorithm has some limitations, such as slow planning speed, close to obstacles. In this paper, we propose an improved A*-based algorithm, called the EBS-A* algorithm, that introduces expansion distance, bidirectional search, and smoothing into path planning. The expansion distance means keeping an extra space from obstacles to improve path reliability by avoiding collisions. Bidirectional search is a strategy searching path from the start node and the goal node simultaneously. Smoothing improves path robustness by reducing the number of right-angle turns. In addition, simulation tests for the EBS-A* algorithm are performed, and the effectiveness of the proposed algorithm is verified by transferring it to a robot operating system (ROS). The experimental results show that compared with the traditional A* algorithm, the proposed algorithm improves the path planning efficiency by 278% and reduces the number of critical nodes by 91.89% and the number of right-angle turns by 100%.
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