基于成本函数优化的柔性针RRT路径规划算法

摘要

针对RRT算法应用于柔性针手术时,不能考虑到针头系统的随机性的问题,将目标误差和障碍物接近度的总和定义为一个成本函数,用这个成本函数对RRT算法的确定可行路径进行优化。建立柔性针的运动模型并将运动模型推导成指数积的形式;定义一个成本函数对原始RRT的确定路径进行优化,这个成本函数是通过比例因子确定目标误差和障碍物接近度不同权重后的总和;通过在三维环境下进行对比仿真验证。仿真表明,优化后的路径总成本更低、长度更短,而且由于考虑了柔性针系统的随机性,将障碍物的接近度从概率的角度最小化,使路径更加适合实际手术应用。