Robot path planning method based on a multi-strategy improved artificial lemming optimization algorithm

HOU Juntao; QIAN Lu; CAO Jingjing; ZHAO Qiangwei

doi:null

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Robot path planning method based on a multi-strategy improved artificial lemming optimization algorithm

更新时间：2026-10-13

- Robot path planning method based on a multi-strategy improved artificial lemming optimization algorithm
- Journal of Mechanical Transmission Pages: 1-11(2026)
- 作者机构：
  
  1.中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300000
  2.武汉理工大学交通与物流工程学院，武汉 430063
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TP212;TP242
- Received：19 November 2025，
  
  Revised：2026-01-22，
  
  Online First：13 October 2026，
- 稿件说明：
移动端阅览
侯俊涛，钱璐，曹菁菁，等.基于多策略改进旅鼠优化算法的机器人路径规划方法［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11.

HOU Juntao，QIAN Lu，CAO Jingjing，et al.Robot path planning method based on a multi-strategy improved artificial lemming optimization algorithm［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11.
侯俊涛，钱璐，曹菁菁，等.基于多策略改进旅鼠优化算法的机器人路径规划方法［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

HOU Juntao，QIAN Lu，CAO Jingjing，et al.Robot path planning method based on a multi-strategy improved artificial lemming optimization algorithm［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

摘要

目的

针对传统旅鼠优化算法（Artificial Lemming Algorithm

ALA）在移动机器人路径规划中初始种群分布不均、易陷局部最优、局部开发方向性不足的问题，提出基于多策略改进的旅鼠优化算法（Improved Artificial Lemming Algorithm

IALA）。

方法

首先，采用拉丁超立方抽样初始化种群，提升全局探索起点质量；其次，在探索阶段引入反捕食策略，嵌入到算法的长距离迁徙和掘洞行为之后，强制个体偏离当前局部最优区域，扩大搜索范围；最后，在开发阶段提出浣熊上树策略，在Lévy飞行基础上融合浣熊优化算法的线性推进更新方式，增强算法中后期定向推进能力与收敛稳健性。为验证所提算法的有效性，选取6个标准测试函数及2组栅格地图进行了实验。

结果

试验结果表明，IALA寻优精度与稳定性均优于对比算法；在20×20和40×40栅格地图路径规划试验中，其最优路径长度相较于标准旅鼠优化算法分别缩短1.17和3.82；同时，标准差更小、路径更平滑，验证了IALA算法的稳定性和可靠性。

Abstract

Objective

To address the issues of uneven initial population distribution

susceptibility to local optima

and insufficient directionality in local exploration within traditional artificial lemming algorithm (ALA) for mobile robot path planning

a multi-strategy improved artificial lemming algorithm (IALA) was proposed in this paper.

Methods

Firstly

Latin hypercube sampling was employed to initialize the population

enhancing the quality of global exploration starting points. Secondly

an anti-predation strategy was introduced during the exploration phase. Embedded after the algorithm's long-distance migration and burrowing behaviors

it forces individuals to deviate from current local optima

expanding the search scope. Finally

a raccoon tree-climbing strategy was proposed for the exploitation phase. This strategy combines the linear advancement update method from the raccoon optimization algorithm with Lévy flight

enhancing the algorithm's directional advancement capability and convergence robustness in the mid-to-late stages. To validate the proposed algorithm's effectiveness

experiments were conducted using six standard test functions and two sets of grid maps.

Results

Test results demonstrate that IALA achieves superior optimization accuracy and stability compared to the comparison algorithms. In path planning tests on 20×20 and 40×40 grid maps

its optimal path lengths were reduced by 1.17 and 3.82 units

respectively

compared to the standard lemming optimization algorithm. Additionally

IALA exhibited smaller standard deviations and smoother paths

validating its stability and reliability.

关键词

Keywords

references

Dian S Y ， Zhong J N ， Guo B ， et al . A smooth path planning method for mobile robot using a BES-incorporated modified QPSO algorithm ［J］. Expert Systems with Applications ， 2022 ， 208 ： 118256 .

高九州，刘育航 . 基于改进A*算法和再优化的避障路径规划［J］. 电子测量技术， 2024 ， 47 （ 21 ）： 21 - 27 .

Gao Jiuzhou ， Liu Yuhang . Obstacle avoidance path planning based on improved A * algorithm and re-optimization ［J］. Electronic Measurement Technology ， 2024 ， 47 （ 21 ）： 21 - 27 .

王宇斌，沈振军，王昱宸，等 . 基于A*算法的四面体机器人路径规划研究［J］. 机械传动， 2024 ， 48 （ 2 ）： 42 - 47 .

Wang Yubin ， Shen Zhenjun ， Wang Yuchen ， et al . Research on path planning for tetrahedral robots based on A* algorithm ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2024 ， 48 （ 2 ）： 42 - 47 .

郭建，曾志豪，黄熙航，等 . 融合改进Dijkstra算法和MPC的单舵轮机器人路径规划［J］. 组合机床与自动化加工技术， 2024 （ 6 ）： 18 - 23 .

Guo Jian ， Zeng Zhihao ， Huang Xihang ， et al . Path planning of single-wheeled robot based on improved dijkstra algorithm and model prediction ［J］. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique ， 2024 （ 6 ）： 18 - 23 .

赵倩，石宇强 . 融合改进A*算法与DWA的AGV实时路径规划及避障研究［J］. 现代制造工程， 2025 （ 5 ）： 91 - 98 .

Zhao Qian ， Shi Yuqiang . Research on real time path planning and obstacle avoidance of AGV by integrating improved A* algorithm and DWA ［J］. Modern Manufacturing Engineering ， 2025 （ 5 ）： 91 - 98 .

丁建军，梁甲杭，胡志明，等 . 多向人工势场法引导的RRT-connect路径规划算法研究［J］. 机电工程， 2026 ， 43 （ 3 ）： 499 - 513 .

Ding Jianjun ， Liang Jiahang ， Hu Zhiming ， et al . RRT-Connect path planning algorithm guided by multi-directional artificial potential field ［J］. Journal of Mechanical & Electrical Engineering ， 2026 ， 43 （ 3 ）： 499 - 513 .

陈小龙，李明智，张橙橙，等 . 基于多策略改进RRT算法的无人船路径规划［J］. 舰船科学技术， 2026 ， 48 （ 4 ）： 155 - 161 .

Chen Xiaolong ， Li Mingzhi ， Zhang Chengcheng ， et al . Unmanned vessel path planning based on multi-strategy improved RRT algorithm ［J］. Ship Science and Technology ， 2026 ， 48 （ 4 ）： 155 - 161 .

景会成，张冰珂，张靖轩，等 . 基于改进粒子群算法的焊接机械臂轨迹规划方法［J］. 现代制造工程， 2025 （ 6 ）： 67 - 72 .

Jing Huicheng ， Zhang Bingke ， Zhang Jingxuan ， et al . Welding robot arm trajectory planning method based on improved particle swarm algorithm ［J］. Modern Manufacturing Engineering ， 2025 （ 6 ）： 67 - 72 .

杨宇鸽，郝杨杨，王逸文 . 基于威布尔飞行和警戒机制的沙猫群优化算法及应用［J］. 计算机工程与应用， 2025 ， 61 （ 2 ）： 145 - 157 .

Yang Yuge ， Hao Yangyang ， Wang Yiwen . Sand cat swarm optimization algorithm based on weibull flight and warning mechanism and its application ［J］. Computer Engineering and Applications ， 2025 ， 61 （ 2 ）： 145 - 157 .

杨红，李生明 . 改进黏菌优化的移动自导引机器人路径规划控制算法［J］. 机械设计与研究， 2025 ， 41 （ 3 ）： 359 - 366 .

Yang Hong ， Li Shengming . A path planning control algorithm for mobile self-guided robots based on improved slime mold optimization ［J］. Machine Design & Research ， 2025 ， 41 （ 3 ）： 359 - 366 .

欧阳鹏，邝先验，叶景贞 . 基于改进天牛群算法和三次样条插值的路径规划［J］. 电子测量与仪器学报， 2025 ， 39 （ 7 ）： 259 - 268 .

Ouyang Peng ， Kuang Xianyan ， Ye Jingzhen . Path planning based on improved beetle swarm optimization algorithm and cubic spline interpolation ［J］. Journal of Electronic Measurement and Instrumentation ， 2025 ， 39 （ 7 ）： 259 - 268 .

韩涛，李婷婷，黄友锐 . 基于改进河马算法的农业无人机路径规划［J］. 农业机械学报， 2026 ， 57 （ 1 ）： 339 - 347 .

Han Tao ， Li Tingting ， Huang Yourui . Agricultural UAV path planning based on improved hippopotamus optimization algorithm ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2026 ， 57 （ 1 ）： 339 - 347 .

原慧琳，王霄，白嘉鑫，等 . 多策略改进角蜥蜴优化算法的避障路径规划［J］. 组合机床与自动化加工技术， 2025 （ 7 ）： 10 - 14，19 .

Yuan Huilin ， Wang Xiao ， Bai Jiaxin ， et al . Obstacle avoidance path planning based on multi strategy improvement of horned lizard optimization algorithm ［J］. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique ， 2025 （ 7 ）： 10 - 14，19 .

黄开启，许军 . 多策略改进鲸鱼优化算法的移动机器人路径规划［J］. 传感器与微系统， 2025 ， 44 （ 7 ）： 121 - 125 .

Huang Kaiqi ， Xu Jun . Multi-strategy improved whale optimization algorithm for mobile robot path planning ［J］. Transducer and Microsystem Technologies ， 2025 ， 44 （ 7 ）： 121 - 125 .

Xiao Y N ， Cui H ， Abu Khurma R ， et al . Artificial lemming algorithm：a novel bionic meta-heuristic technique for solving real-world engineering optimization problems ［J］. Artificial Intelligence Review ， 2025 ， 58 （ 3 ）： 84 .

赵聪，杨定邦，汤可宗 . 融合拉丁超立方采样的改进麻雀搜索算法［J］. 福建电脑， 2025 ， 41 （ 8 ）： 1 - 7 .

Zhao Cong ， Yang Dingbang ， Tang Kezong . Improved sparrow search algorithm fused with Latin hypercube sampling ［J］. Journal of Fujian Computer ， 2025 ， 41 （ 8 ）： 1 - 7 .

Zhu Y W ， Huang H S ， Wei J N ， et al . ISO：an improved snake optimizer with multi-strategy enhancement for engineering optimization ［J］. Expert Systems with Applications ， 2025 ， 281 ： 127660 .

Dehghani M ， Montazeri Z ， Trojovská E ， et al . Coati Optimization Algorithm：a new bio-inspired metaheuristic algorithm for solving optimization problems ［J］. Knowledge-Based Systems ， 2023 ， 259 ： 110011 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Path planning for winding motion of orthogonal snake-like robots based on improved A* algorithm

Improved RRT-APF algorithm for manipulator path planning

Obstacle avoidance path planning of a dual⁃arm inspection robot based on an improved Lazy-PRM algorithm

Heuristic RRT algorithm based on collision-free channels for manipulator path planning

Path planning algorithm based on the improved Informed-RRT* using the sea-horse optimizer

Related Author

LIU Jian

YU Chen

ZHANG Zehao

ZHANG Chunyan

HU Haoxuan

ZHAN Hua

WU Tianquan

LIN Kaihuang

Related Institution

Liaoning Province Key Laboratory of Metallurgical Equipment and Process Control

School of Mechanical Engineering and Automation, University of Science and Technology Liaoning

School of Mechanical and Automotive Engineering, Shanghai University of Engineering Science

Chaozhou Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd.

School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University

⁰