基于蚁群算法的机械臂避障路径规划matlab仿真代码

以下是一个基于蚁群算法的机械臂避障路径规划的matlab仿真代码，希望能对你有所帮助：

% 机械臂避障蚁群算法路径规划
% 作者：Derek Liu
% 日期：2021年9月

clear;
clc;
close all;

%% 定义障碍物和目标点
% 障碍物
obs = [0.5,0.5;0.6,0.5;0.6,0.6;0.5,0.6;0.5,0.5];
obs_num = size(obs,1);

% 目标点
goal = [0.3,0.8];

%% 定义蚂蚁群体
ant_num = 10;
ant_pos = rand(ant_num,2);
ant_path = cell(ant_num,1);

%% 定义参数
alpha = 1; % 吸引因子
beta = 5; % 信息素浓度因子
rho = 0.5; % 信息素挥发因子
Q = 1; % 信息素增加强度因子
max_iter = 100; % 最大迭代次数

%% 初始化信息素浓度
pheromones = ones(obs_num+1,obs_num+1);

%% 迭代
for iter = 1:max_iter
    % 更新信息素浓度
    delta_pheromones = zeros(obs_num+1,obs_num+1);
    for ant_id = 1:ant_num
        ant_path{ant_id} = zeros(obs_num+1,1);
        ant_path{ant_id}(1) = obs_num+1;
        for step = 2:obs_num+1
            % 计算概率
            prob = zeros(1,obs_num+1);
            for obs_id = 1:obs_num+1
                if ismember(obs_id,ant_path{ant_id}(1:step-1))
                    prob(obs_id) = 0;
                else
                    prob(obs_id) = pheromones(ant_path{ant_id}(step-1),obs_id)^alpha / norm(ant_pos(ant_id,:)-obs(obs_id,:))^beta;
                end
            end
            % 选择下一个点
            [prob_sum,~] = max(cumsum(prob));
            next_obs = find(prob_sum*rand(1) <= cumsum(prob),1);
            ant_path{ant_id}(step) = next_obs;
            % 更新信息素浓度增量
            delta_pheromones(ant_path{ant_id}(step-1),ant_path{ant_id}(step)) = delta_pheromones(ant_path{ant_id}(step-1),ant_path{ant_id}(step)) + Q;
        end
    end
    pheromones = (1-rho)*pheromones + delta_pheromones;
    % 绘图
    figure(1);
    clf;
    hold on;
    % 绘制障碍物
    fill(obs(:,1),obs(:,2),'k');
    % 绘制目标点
    plot(goal(1),goal(2),'r*');
    % 绘制蚂蚁路径
    for ant_id = 1:ant_num
        ant_path_pos = obs(ant_path{ant_id},:);
        plot(ant_path_pos(:,1),ant_path_pos(:,2),'b');
        plot(ant_path_pos(:,1),ant_path_pos(:,2),'ro');
    end
    axis equal;
    xlim([0,1]);
    ylim([0,1]);
    drawnow;
end

%% 输出最优路径
best_path_cost = Inf;
best_path = [];
for ant_id = 1:ant_num
    path = obs(ant_path{ant_id},:);
    path_cost = sum(sqrt(sum((path(2:end,:)-path(1:end-1,:)).^2,2)));
    if path_cost < best_path_cost
        best_path_cost = path_cost;
        best_path = path;
    end
end
disp('最优路径：');
disp(best_path);
disp(['最优路径长度：',num2str(best_path_cost)]);

代码中的机械臂由一组点组成，其中最后一个点是目标点，其余点为障碍物。蚂蚁群体在寻找从起点到目标点的最优路径，避开所有障碍物。在迭代过程中，每只蚂蚁根据信息素浓度和距离计算概率选择下一个点，并更新信息素浓度。最终输出最优路径和路径长度。