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作者：李金慧;王经天;王泽远;张鑫;董永峰;
单位：河北工业大学人工智能与数据科学学院;河北科技大学机械工程学院;河北工业大学机械工程学院;
摘要：在石化设备检测维护场景中，各类障碍随机分布，巡检机器人的路径规划能力决定了其作业效率。现有路径规划算法通常仅基于避障行为生成二维最短路径，较少考虑跨越障碍而欠优化路程与能耗，难以求得复杂三维地形下全局最优解。为此，提出融合越障行为的改进Hybrid A~*路径规划算法。首先，考虑高程差，建立越障跨步代价模型，将三维地形映射为匹配能耗信息的二维栅格图，从而为“避障/越障”行为决策提供依据。然后，采取恒定步长进行节点拓展，并基于历经三维路径构建出能耗代价函数，利用RS(Reeds-Shepp)曲线适配机体运动约束以改进启发式函数中的距离估计。最后，以路程和能耗为优化目标，提出一种基于跨步代价的路径寻优方法，通过比较预估代价以逼近最优解，从而实现三维场景下路径的综合优化。实验结果表明：改进Hybrid A~*算法在3组仿真实验中能耗平均减少40.1%,路径长度平均减少20.3%,规划时间平均减少8.9%,并在现场实验中得到验证。研究结果可为复杂地形下机器人路径规划提供理论依据。
关键词：路径规划;;Hybrid A~*算法;;数字高程映射;;跨步能耗
基金资助：国家自然科学基金资助项目(U24A6005);; 河北省自然科学基金资助项目(E2025208099);; 国家重点研发计划项目(2022YFB4701101);; 中央引导地方科技发展资金项目(226Z1801G,226Z1811G)
