基于骨架通道与势场的改进A*算法路径规划

来源：农业机械学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：汤勃，刘艺，雷斌，胡雨欣，李云飞，蒋林

单位：武汉科技大学,武汉科技大学,武汉科技大学,武汉科技大学,武汉科技大学,武汉科技大学,

摘要：当前存在的许多路径规划方法在机器人导航中难以同时兼顾高效性和安全性。针对该问题，提出了一种基于骨架通道与骨架势场的改进A*算法，旨在确保机器人安全的前提下，高效地完成导航任务。首先对栅格地图进行多步预处理，提取骨架生成全局骨架地图;根据给定的起始点和目标点，在骨架上搜索初始路径，扩展初始路径周围的点，形成骨架通道;构建骨架势场函数，计算骨架通道中的势场值，并将其引入到A*算法的代价函数中;在骨架通道内，利用改进代价函数的A*算法搜索出最优路径，最后采用三阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理。在多次仿真和真实导航实验中，将所提出的算法与一种改进骨架提取的Voronoi图算法、A*算法分别进行了对比，实验结果表明，利用该算法能够规划出合理的导航路径，使机器人安全高效地到达目标点。

关键词：路径规划;骨架通道;骨架势场;改进A*算法;三阶贝塞尔曲线

基金资助：国家重点研发计划项目(2019YFB1310000)、国家自然科学基金项目(51874217)、湖北省重点研发计划项目(2020BAB098)和武汉市应用基础前沿项目(2019010701011404)