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Matlab R2021b中RRT算法的三维实现

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简介：
本研究在MATLAB R2021b环境中实现了RRT（Rapidly-Exploring Random Tree）算法的三维空间应用，探索了其路径规划能力。 RRT（快速探索随机树）算法是一种用于解决机器人路径规划问题的搜索方法。它通过在机器人的工作空间内进行随机采样来寻找从起点到终点的有效路径。 ### 1. 算法背景 机器人路径规划是机器人技术的关键部分，要求机器人能够在避开障碍物的情况下，由初始位置移动至目标位置。由于其简单性、效率以及适应复杂环境的能力，RRT算法被广泛采用。 ### 2. 算法原理 RRT算法通过随机采样和局部规划逐步构建从起点到终点的路径： #### a. 随机采样 在工作空间中随机选取一个点作为潜在节点加入树结构中。 #### b. 局部规划 对于每一个新添加的点，计算其与当前树中最接近的已知点之间的连接。如果这条连接是可行且不与其他障碍物碰撞，则将该新点纳入路径。 #### c. 逐步构建 重复上述随机采样和局部规划步骤，直至从起点到终点形成完整路径。 ### 3. 算法流程 RRT算法的具体操作如下： 1. **初始化**：选定一个起始位置作为树的根节点。 2. **执行循环** - 在工作空间中选择一个新的随机点； - 寻找当前树中最接近该随机点的位置，并尝试将两者连接起来，如果此路径是可行且安全，则添加新节点至树上； 3. **终止条件**：当算法找到一条从起始位置到达目标位置的完整路径时停止。

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  • Matlab R2021b中RRT算法的三维实现
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    本研究在MATLAB R2021b环境中实现了RRT（Rapidly-Exploring Random Tree）算法的三维空间应用，探索了其路径规划能力。 RRT（快速探索随机树）算法是一种用于解决机器人路径规划问题的搜索方法。它通过在机器人的工作空间内进行随机采样来寻找从起点到终点的有效路径。 ### 1. 算法背景 机器人路径规划是机器人技术的关键部分，要求机器人能够在避开障碍物的情况下，由初始位置移动至目标位置。由于其简单性、效率以及适应复杂环境的能力，RRT算法被广泛采用。 ### 2. 算法原理 RRT算法通过随机采样和局部规划逐步构建从起点到终点的路径： #### a. 随机采样 在工作空间中随机选取一个点作为潜在节点加入树结构中。 #### b. 局部规划 对于每一个新添加的点，计算其与当前树中最接近的已知点之间的连接。如果这条连接是可行且不与其他障碍物碰撞，则将该新点纳入路径。 #### c. 逐步构建 重复上述随机采样和局部规划步骤，直至从起点到终点形成完整路径。 ### 3. 算法流程 RRT算法的具体操作如下： 1. **初始化**：选定一个起始位置作为树的根节点。 2. **执行循环** - 在工作空间中选择一个新的随机点； - 寻找当前树中最接近该随机点的位置，并尝试将两者连接起来，如果此路径是可行且安全，则添加新节点至树上； 3. **终止条件**：当算法找到一条从起始位置到达目标位置的完整路径时停止。
     
  • 带有详尽注释的Matlab三维RRT*算法实现代码
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    本资源提供一份详细的MATLAB代码，用于实现三维环境下的RRT*（带优化的快速扩展随机树）算法，并包含丰富的注释以帮助理解每一步逻辑和数学原理。 RRT*（快速探索随机树星）算法是一种用于机器人路径规划的改进型算法，基于原始RRT算法进行了优化以获得更优解。以下是关于该算法的具体介绍： 1. 算法背景：在机器人领域中，如何从起点到终点找到一条可行路径是核心问题之一。RRT算法能够快速探索环境并生成路径，但可能不是最优的解决方案。为解决这一局限性，RRT*算法通过改进搜索策略来提升路径质量。 2. 算法原理： - 初始阶段：以起始位置作为起点构建随机树。 - 随机采样：在探索空间内选取一个随机点。 - 寻找最近节点：确定当前树中距离该随机点最近的结点。 - 尝试连接：尝试从找到的那个最接近的节点向所选的目标方向延伸路径，只要这条新路线不与任何障碍物接触，则将此新的位置添加进现有的树结构里。 - 优化过程区别于RRT算法，RRT*会定期检查并调整已构建好的随机树中的连接关系。如果发现有更短的路径方案可供选择的话，它就会更新这些链接以确保最终输出最理想的导航路线。 通过上述步骤和持续性地进行优化操作，RRT*能够在保持高效探索能力的同时提供更为优质的解决方案给机器人系统使用。
     
  • 基于Matlab的RRT、RRT-Connect、LazyRRT、RRTextend、RRT*二维与三维路径规划算法
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    本项目利用MATLAB实现并分析了多种RRT类路径规划算法（包括RRT、RRT-Connect、Lazy-RRT、RRT*-Extend及RRT*），针对二维和三维空间进行仿真测试，比较其性能差异。 基于RRT算法，通过对RRT-Connect、LazyRRT、RRTextend以及RRT*的2D和3D算法在Matlab进行仿真，有助于更好地理解这些算法并为进一步改进奠定基础。
     
  • 基于MATLAB的RRT算法实现
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    本项目旨在利用MATLAB软件平台实现快速随机树（RRT）算法，并进行仿真验证其路径规划的有效性和效率。 自己编写了一段用于实现移动机器人路径规划的RRT算法的MATLAB代码。
     
  • MATLAB中的RRT算法
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    本简介探讨了在MATLAB环境中实现和应用快速随机树（RRT）算法的方法与技巧，重点介绍其于路径规划问题上的应用。 RRT算法，即快速探索随机树算法，在MATLAB中的程序实现，并配有中文注解，方便用户使用。
     
  • ROS中RRT算法的实现.zip
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    本资源为《ROS中RRT算法的实现》压缩文件，内含基于ROS平台的机器人路径规划研究资料，详细介绍了RRT（快速随机树）算法在ROS环境中的具体应用与编程实践。 turtlebot3小车在Ubuntu18.04操作系统上使用ros-melodic进行开发和配置。
     
  • 基于MATLAB的kinodynamic RRT*算法实现
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    本研究利用MATLAB平台实现了kinodynamic RRT*算法，优化了机器人路径规划问题，提高了运动效率和灵活性。 kinodynamic RRT*算法的Matlab实现。
     
  • RRT算法详解：N维RRT与RRT*（RRT-Star）
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    本文深入探讨了RRT及其改进版RRT*算法，在多维度空间中的路径规划原理、应用及优化策略。适合对机器人学和自动控制感兴趣的读者阅读。 基于 RRT 的算法集合可扩展到 n 维空间：RRT、RRT*（即 RRT-star）、双向 RRT* 和延迟缩短的惯用 RRT*。RRT 连接利用技术避免了逐点碰撞检查和距离计算，从而提高了性能。 使用要求包括定义一个 n 维搜索空间以及该空间内的障碍物。在进行测试以确定目标位置是否可达之前，需要指定起始位置、目标位置及迭代次数，并设置最大总体迭代次数。边界应通过如下形式的列表来表示搜索空间：[(x_min, x_max), (y_min, y_max), ...]。 开始和结束点由元组（例如(x, y,...)）定义；障碍物则以与轴对齐或非轴对齐的方式用一系列坐标范围（超矩形）表示，如(x_lower, y_lower, ..., x_upper, y_upper)。对于非轴对齐的形状或其他类型的障碍物，需要更新碰撞检查和障碍检测函数。 分辨率设置包括边长 q 和沿边缘采样时使用的离散长度 r 的值。较高的数值意味着更高的精度但可能增加计算时间。
     
  • 基于快速扩展随机树(RRT)的三维路径规划算法(Matlab实现)
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    本研究提出了一种基于快速扩展随机树（RRT）的三维路径规划算法，并使用Matlab进行了实现。该算法适用于复杂环境下的自主机器人导航，能够有效避免障碍物并寻找最优路径。 基于快速扩展随机树（RRT）的三维路径规划算法在MATLAB中的实现提供了一种有效的方法来解决复杂环境下的导航问题。此方法通过生成大量随机点并逐步构建连接这些点的最优路径，从而能够适应各种动态和静态障碍物的情况。该算法特别适用于机器人技术、自动驾驶汽车等领域中需要精确控制与高效路径规划的应用场景。
     
  • RRT-UR5: RRT算法在双臂机器人中的应用及MATLAB实现
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    本研究探讨了快速随机树(RRT)算法在双臂协作机器人UR5上的应用，并实现了基于MATLAB的模拟与控制。 RRT算法的改进应用于UR5双臂机器人，并利用MATLAB的Robotics Toolbox工具箱进行实现。