概率采样和目标偏置的变步长RRT*机器人路径规划

来源：计算机工程与应用杂志2025年第20期北京时间：

作者：盛兆康, 宋家乐, 水翔, 宋廷强, 孙媛媛

单位：1.青岛科技大学 信息科学技术学院，山东 青岛 266061；2.中国石油大学（北京） 信息科学与工程学院，北京 102249

摘要：针对传统RRT*改进算法路径规划的随机性大、效率低、搜索时间长、路径质量差等问题，提出了一种名为ASP-RRT*的高效路径规划方法。该方法结合任务需求和环境特点，构建了一个包含目标距离、参考路径距离和障碍物复杂度的综合评价函数，并将地图环境分成不同区域，利用该评价函数对每个区域进行评分并计算其采样概率。基于这种概率设计了两种随机采样点，第一种用于引导整体路径探索方向，第二种用于优化局部路径。与此同时，使用目标偏置策略进一步控制第二种采样点的选取，加快向目标点扩展的速度。此外，采用动态步长策略，根据障碍物的复杂度动态调整RRT*的扩展距离。分段使用三次样条插值法对路径进行优化，使其更适合机器人移动。在六种不同环境中对算法进行仿真实验，结果表明，ASP-RRT*在时间效率和路径质量等方面均优于现有的基于采样的路径规划方法，且具有较高的可行性。

关键词：路径规划,评价函数,RRT*,ASP-RRT*,目标偏置,三次样条插值法