基于改进A*的模糊PID煤矿巡检机器人路径规划

来源：电子测量技术杂志2026年第5期北京时间：

作者：金智新，罗实，李永安，梁威，李佳浩

单位：1.太原理工大学安全与应急管理工程学院 太原 030600; 2.太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心 太原 030024; 3.太原理工大学机械工程学院 太原 030600; 4.新疆智能装备研究院 阿克苏 843000

摘要：为应对煤矿巡检机器人在复杂、动态的井下巷道环境中进行路径规划时面临的安全性不足和跟踪精度差的挑战，本文提出了一种融合改进A*全局规划与模糊PID运动控制的路径规划方法。通过在传统A*算法的代价函数中引入障碍物代价项和动态加权策略，提高了全局路径规划的效率和安全性。采用B样条曲线对初始路径进行平滑处理，使路径更符合机器人运动学约束，增强可执行性与轨迹平滑性。设计了基于机器人运动模型的模糊PID控制器，替代传统PID，通过模糊控制自适应整定PID参数，实现了对平滑后全局路径的高精度、高稳定性跟踪控制，有效耦合了线速度与角速度控制。MATLAB和ROS Gazebo仿真实验结果表明，改进A*算法减少了搜索节点约65%，B样条处理显著提升路径平滑度，模糊模型PID控制器相比传统PID在路径跟踪精度和稳定性方面表现更优。最大横向误差范围在±0.05米内，最大航向误差控制在±0.2弧度范围内。该方法显著提升了煤矿巡检机器人路径规划与跟踪性能。

关键词：巡检机器人;改进A*算法;B样条路径平滑;模糊PID;路径规划

基金资助：新疆智能装备研究院定向委托科研项目(XJYJY2024020)资助