基于四维状态空间的混合A*路径规划及其对四轮转向移动机器人的多模态运动扩展
机器人学
2026-01-05 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
四轮独立转向(4WIS)系统为移动机器人提供了丰富的运动模式，如阿克曼转向、横向转向和平行运动，在受限环境中提供了优越的机动性。然而，现有的路径规划方法通常假设单一的运动学模型，无法充分发挥4WIS平台的多模态能力。为此，我们提出了扩展混合A*(Hybrid A*)框架， operates in a four-dimensional state space incorporating both spatial states and motion modes. 在该框架内，我们针对每种运动模式的独特运动约束，设计了多模态Reeds-Shepp曲线，开发了考虑模式切换成本的增强启发式函数，并引入一种智能模式选择的终端连接策略，以确保不同转向模式之间的平滑过渡。该规划器实现了单个路径中多种运动模态的无缝集成，显著提高了在复杂环境中的灵活性和适应性。结果表明，在复杂环境中，4WIS机器人规划性能得到了显著提升。
引用
@article{arxiv.2509.06115,
title = {Hybrid A* Path Planning with Multi-Modal Motion Extension for Four-Wheel Steering Mobile Robots},
author = {Runjiao Bao and Lin Zhang and Tianwei Niu and Haoyu Yuan and Shoukun Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06115},
year = {2026}
}
备注
Updated method details, parameters, and experimental scenarios