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原文发表在《工矿自动化》2019年第10期，欢迎品读。
为了减少煤矿灾难造成的人员伤亡，进一步提升救援效率，煤矿救援机器人已成为当今的重点研究课题。为了使煤矿救援机器人可以顺利地到达灾难现场并实施救援，寻找出一条可行、安全和最优的移动路径非常重要。
传统的全局路径规划算法有栅格法、可视图法和A*算法等，A*算法作为一种较为成功的全局路径规划算法，已成功运用于机器人的路径规划，并取得了良好效果，但A*算法产生的路径存在转折次数多、路径不够平滑等问题，为此，本文对A*算法进行了改进，提出了一种基于改进A*算法的煤矿救援机器人路径平滑算法。该算法首先利用D-P(DouglasPeucker)算法消除冗余节点，再用三次样条函数对剩余的关键节点进行平滑处理，能有效解决基于A*算法规划出来的机器人路径转折次数多、路径不够平滑等问题，极大提升了路径质量，规划出来的路径更平滑，更利于煤矿救援机器人在搜救过程中的行进，同时也可以有效提升救援效率。
引用格式
陶德俊，姜媛媛，刘延彬,等.煤矿救援机器人路径平滑算法研究［J］.工矿自动化，2019,45（10）：49-54.
TAO Dejun,JIANG Yuanyuan,LIU Yanbin,et al.Research on path smoothing algorithm of coal mine rescue robot［J］.Industry and Mine Automation，2019,45（10）：49-54.
作者联系方式
陶德俊（1995-），男，安徽芜湖人，硕士研究生，研究方向为机器人路径规划，E-mail：526008669@qq.com。
责任编辑联系方式
张强，E-mail:zhangqiang@cari.com.cn
煤矿救援机器人路径平滑算法研究
Research on path smoothing algorithm of coal mine rescue robot
【作者】 陶德俊1，姜媛媛1，刘延彬1，辛元芳1，罗俊2
【Author】 TAO Dejun1,JIANG Yuanyuan1,LIU Yanbin1,XIN Yuanfang1，LUO Jun2
【作者机构】1.安徽理工大学 电气与信息工程学院， 安徽 淮南232001；2.国网江苏省连云港电力分公司， 江苏 连云港222002
【Unit】1.School of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001, China;2.State Grid Jiangsu Lianyungang Power Branch, Lianyungang 222002, China
【摘要】针对煤矿救援机器人利用A*算法规划出来的路径存在转折次数多和路径不够平滑等问题，提出了一种基于改进A*算法的煤矿救援机器人路径平滑算法。首先利用Douglas-Peucker（D-P）算法对A*算法产生的全段路径进行处理，剔除路径中的冗余节点，提取出若干路径节点作为关键节点，解决了A*算法路径冗余节点多、路径转折次数多的问题；然后利用三次样条函数对基于关键节点的整段路径进行拟合处理，得到一条平滑的路径，有效缩短了路径长度。仿真实验结果表明，该算法通用性很强，虽然规划时间与A*算法相比略有增加，但规划出来的路径转折次数少，路径长度短，且路径质量高于遗传平滑算法。
【Abstract】In view of problems that path planning of the coal mine rescue robot planned by A* algorithm has many path turning points and the path is not smooth enough, a path smoothing algorithm of coal mine rescue robot based on improved A* algorithm was proposed. Firstly, the Douglas-Peucker (D-P) algorithm is used to process the whole path generated by A* algorithm, and eliminate redundant nodes in the path, and extracts several path nodes as key nodes, which solves the problem that there are many redundant nodes and a large number of path turning points of the A* algorithm. Then, the whole path based on the key nodes is fitted by cubic path function, and a smooth path is obtained, which can effectively shorten the path length. The simulation results show that the algorithm has strong universality, although the planning time is slightly increased compared with the A* algorithm, but the planned path turns are few, the path length is short, and the path quality is relatively better than that of the genetic smoothing algorithm.
【关键词】 煤矿救援机器人；路径规划；路径平滑；A*算法；遗传平滑算法; 关键节点提取；Douglas-Peucker算法；三次样条函数
【Keywords】coal mine rescue robot; path planning; path smoothing; A* algorithm; genetic smoothing algorithm; key node extraction; Douglas-Peucker algorithm; cubic spline function
【基金项目】国家自然科学基金项目(51604011)；安徽省自然科学基金项目(1708085QF135)；安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ2017A077)；安徽省高校优秀青年骨干人才国内外访学研修项目(gxfx2017025)；安徽省高校自然科学研究项目(KJ2018A0759，KJ2019ZD12)。
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