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基于人工势场法的机器人动态路径规划MATLAB仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现人工势场法路径规划仿真,支持自定义障碍物位置、目标点和势场参数。系统可实时计算机器人避障轨迹并可视化动态规划过程,适用于移动机器人路径规划算法验证与教学演示。

详 情 说 明

基于人工势场的机器人动态路径规划仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于人工势场法的机器人动态路径规划仿真系统。该系统模拟机器人在含有静态障碍物的二维环境中,通过计算引力与斥力合成的人工势场,实时规划出一条从起点到目标点的无碰撞最优路径。项目结合数值积分与实时可视化技术,提供了直观的仿真演示与详细的规划数据输出,适用于算法验证与教学演示。

功能特性

  • 环境建模:支持用户自定义添加矩形与圆形障碍物。
  • 势场计算:采用经典人工势场算法,可调整引力系数、斥力系数及势场作用范围。
  • 动态路径规划:基于势场梯度,利用数值积分方法(如欧拉法)进行路径迭代求解。
  • 实时碰撞检测:在规划过程中实时检测机器人与障碍物的碰撞,确保路径安全性。
  • 多维可视化:实时显示机器人运动轨迹、势场分布等高线图及规划过程动画。
  • 数据输出:记录规划过程的统计数据(路径长度、时间、成功率)及机器人实时位置坐标。

使用方法

  1. 参数设置:在代码配置区输入机器人初始位置、目标点位置、障碍物信息(形状、位置、尺寸)、势场参数(引力/斥力系数、作用范围)及运动参数(最大速度、步长、最大迭代次数)。
  2. 运行仿真:执行主程序,系统将自动进行路径规划计算。
  3. 结果分析:观看实时生成的规划动画,查看输出的势场分布图与运动轨迹图,并分析统计数据文件中的路径性能指标。

系统要求

  • 操作系统:Windows / Linux / macOS
  • 运行环境:MATLAB R2018b 或更高版本

文件说明

主程序文件整合了系统的核心流程,包括初始化仿真环境与参数、构建人工势场模型、执行基于梯度下降的路径规划迭代循环、进行碰撞检测与轨迹更新,以及最终实现结果可视化与数据输出功能。它作为整个仿真系统的调度中心,协调各算法模块完成从参数输入到结果展示的全过程。