人工勢場法是局部路徑規(guī)劃的一種比較常用的方法。
假設(shè)：機器人位于山頂前往山下的目標(biāo)點，借助高度的勢差，避開障礙物，到達目標(biāo)點
人工勢場包括引力場和斥力場：
其中

• 目標(biāo)點對物體產(chǎn)生引力，引導(dǎo)物體朝向其運動。
• 障礙物對物體產(chǎn)生斥力，避免物體與之發(fā)生碰撞。

物體在路徑上每一點所受的合力等于這一點所有斥力和引力的和。

構(gòu)建引力場和斥力場：

這里的ε是尺度因子，d表示物體當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)的距離。dgoal是二次函數(shù)變?yōu)閳A錐形的閾值。對其求導(dǎo)便得到引力：

斥力場：

η是斥力尺度因子，D代表代表物體和障礙物之間的距離，Q代表每個障礙物的影響半徑。當(dāng)D大于Q*時，斥力為零，換言之，離開一定的距離，障礙物就對物體沒有斥力影響。
斥力場的梯度便是斥力：

總的勢場：

機器人平移速度由當(dāng)前位置所受的合力決定。

存在的問題：

當(dāng)物體離目標(biāo)點比較遠時，引力將變的特別大，相對較小的斥力在甚至可以忽略的情況下，物體路徑上可能會碰到障礙物

當(dāng)目標(biāo)點附近有障礙物時，斥力將非常大，引力相對較小，物體很難到達目標(biāo)點

在某個點，引力和斥力剛好大小相等，方向想反，則物體容易陷入局部最優(yōu)解或震蕩

解決方案：
修正引力場函數(shù)，加入閾值dgoal，Q,避免由于離目標(biāo)點太遠導(dǎo)致引力過大
目標(biāo)點附近有障礙物導(dǎo)致目標(biāo)不可達的問題，引入一種新的斥力函數(shù)
局部最優(yōu)問題通過加一個隨機擾動，讓物體跳出局部最優(yōu)值。類似于梯度下降法局部最優(yōu)值的解決方案
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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的人工势场法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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