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《移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法的研究》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法的研究摘要:本文針對機(jī)器人及障礙物的位置可以實(shí)時(shí)測得,障礙物數(shù)量固定,形狀大小可預(yù)知,位置一般固定不動的情況,提出一種計(jì)算簡單、容易實(shí)現(xiàn)的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃方法,可適用于某些特定的場合?! £P(guān)鍵詞:移動機(jī)器人路徑規(guī)劃障礙物 :TP24:A:1007-9416(2010)08-0015-02 1引言 在有障礙物的工作環(huán)境中,如果機(jī)器人及障礙物的位置可以實(shí)時(shí)測得,則可以尋找一種移動機(jī)器人的優(yōu)化路徑規(guī)劃算法,使機(jī)器人在運(yùn)動過程中無碰撞地繞過所有的障礙物,安全的到達(dá)指定目標(biāo)位
2、置[1]。 路徑規(guī)劃問題根據(jù)機(jī)器人的工作環(huán)境模型可以分為兩種,一種是基于模型的路徑規(guī)劃,作業(yè)環(huán)境的全部信息都是預(yù)知的;另一種是基于傳感器的路徑規(guī)劃,作業(yè)環(huán)境的信息是全部未知或部分未知的。 本文提出一種計(jì)算簡單、容易實(shí)現(xiàn)的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃方法,可供側(cè)重于應(yīng)用的讀者參考?! ?問題描述 設(shè)機(jī)器人在長度為L的L×L的二維平面上能夠自由運(yùn)動,將機(jī)器人模型化為點(diǎn)狀態(tài)機(jī)器人,在L×L的二維平面上存在若干個靜態(tài)障礙物和在一定范圍內(nèi)運(yùn)動的動態(tài)障礙物,根據(jù)安全性的要求進(jìn)行了相應(yīng)的“膨脹化”處理,使“膨脹化”
3、后的障礙物邊界為安全區(qū)域,“膨脹化”后的障礙物邊界區(qū)域內(nèi)為凸型,邊界為光滑曲線,邊界上各點(diǎn)曲率半徑≤δ(其中δ是正常量,可假設(shè)為圓的半徑),曲率中心在障礙物內(nèi)部,單個機(jī)器人的路徑規(guī)劃是找出從起始點(diǎn)至終點(diǎn)的一條最短無碰路徑[2]。設(shè)終點(diǎn)(目標(biāo))的坐標(biāo)為已知,機(jī)器人在任何時(shí)刻都能測出機(jī)器人所在位置與終點(diǎn)連線和機(jī)器人到障礙物邊界的切線的夾角。根據(jù)夾角的大小來判斷所選擇的無碰撞行走路徑[3]。如圖1所示,由于角αRi+Rr。 3.3單障礙物情況 機(jī)器人在任何時(shí)刻都能夠測得機(jī)器人的位置坐標(biāo)(XR,YR),目
4、標(biāo)位置是已知的(XG,YG),可測量出機(jī)器人與目標(biāo)連線和機(jī)器人與障礙物碰撞圓的切線的兩個夾角αi和βi(i=1,2,…)。若αi<βi,則選αi方向的切線作為行走路徑;否則,則選βi方向的切線作為行走路徑;則如圖1所示?! ?.4多障礙物情況 對于多障礙物情況,可將移動機(jī)器人繞過多個障礙物最終到達(dá)目標(biāo)位置作為一個總?cè)蝿?wù),每當(dāng)繞過一個障礙物作為一個分任務(wù)???cè)蝿?wù)就可分解為多個分任務(wù),設(shè)第i個分任務(wù)的目標(biāo)點(diǎn)為Gi和中途點(diǎn)為Bi,執(zhí)行第i個分任務(wù)時(shí),如果在到達(dá)Gi的路徑上存在障礙物,則增加第i+1個分任務(wù)
5、,此時(shí)目標(biāo)點(diǎn)Gi+1就是Bi;以此類推,尋找切線路徑直至到達(dá)給定的最終目標(biāo)位置,計(jì)算所有分任務(wù)的最短切線路徑之和即為所求的最優(yōu)路徑[4]?! ?行路徑算法 (1)機(jī)器人朝著目標(biāo)按直線方向行走,直到以下任一情況發(fā)生: ?、僖呀?jīng)到達(dá)目標(biāo),結(jié)束。 ?、谠跈C(jī)器人與目標(biāo)之間發(fā)現(xiàn)障礙物,轉(zhuǎn)(2); (2)按路徑規(guī)劃的原理選擇路徑,轉(zhuǎn)(1)?! ?結(jié)語 移動機(jī)器人路徑規(guī)劃的算法有很多,每一種算法能夠適用于幾種特定的場合。一個好的算法,不但理論簡單,計(jì)算快捷,容易理解,便于實(shí)現(xiàn),而且實(shí)現(xiàn)的效果好,能夠提
6、高運(yùn)行效率。本文介紹的移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法,容易理解,便于實(shí)現(xiàn),可適用于某些特定的場合。