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《移動(dòng)機(jī)器人二維空間路徑規(guī)劃方法研究》由會(huì)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(kù)。
1、摘要移動(dòng)機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)近年來(lái)受到了人們的高度重視。人們要求機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化而自主的采取相應(yīng)措施的能力也越來(lái)越強(qiáng)。因此，作為機(jī)器人智能的一個(gè)重要因素一一路徑規(guī)劃就顯得尤為重要。路徑規(guī)劃是按照某一性能指標(biāo)搜索一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最優(yōu)或近似最優(yōu)的無(wú)碰路徑。本文主要針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃及其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)了研究，著重研究了靜態(tài)已知環(huán)境和動(dòng)態(tài)已知環(huán)境下機(jī)器人的路徑規(guī)劃問(wèn)題。論文的主要研究工作如下：首先，詳細(xì)地介紹和分析了傳統(tǒng)的Khatib人工勢(shì)場(chǎng)模型。該模型將目標(biāo)
2、點(diǎn)看作與移動(dòng)機(jī)器人帶有相反極性的電荷的帶電體，障礙物看作與機(jī)器人帶有相同極性的電荷的帶電體。利用電荷的吸引與排斥力進(jìn)行路徑規(guī)劃。在該模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方案。其次，研究了傳統(tǒng)Khatib人工勢(shì)場(chǎng)模型的不可到達(dá)問(wèn)題(GNRON)。考慮到不能到達(dá)問(wèn)題是由于在目標(biāo)點(diǎn)處的勢(shì)場(chǎng)斥力函數(shù)過(guò)大造成的，將勢(shì)場(chǎng)斥力函數(shù)與機(jī)器人與目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)位置考慮在內(nèi)，通過(guò)這個(gè)方式對(duì)斥力函數(shù)進(jìn)行修正，解決了傳統(tǒng)Khatib人工勢(shì)場(chǎng)模型的不可到達(dá)問(wèn)題。并將改進(jìn)勢(shì)場(chǎng)模型引入到動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)表明，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未知的動(dòng)
3、態(tài)環(huán)境中，運(yùn)用改進(jìn)后的勢(shì)場(chǎng)模型能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的路徑規(guī)劃。再次，分析Khatib人工勢(shì)場(chǎng)模型存在的局部最小點(diǎn)問(wèn)題和產(chǎn)生原因，為了解決由于模型參數(shù)的隨機(jī)性帶來(lái)的局部最小值問(wèn)題，提出一種基于改進(jìn)的人工勢(shì)場(chǎng)模型的遺傳算法搜索方法，并用該方法來(lái)尋求全局最優(yōu)解，從而跳出函數(shù)的局部最小點(diǎn)，達(dá)到路徑最優(yōu)。同時(shí)在傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，采用了一種新的環(huán)境建模方式。最后，將蟻群算法與機(jī)器人路徑規(guī)劃相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于蟻群算法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。仿真實(shí)驗(yàn)表明，不管路徑有多復(fù)雜，只要有通路客觀存在，該方法必能迅速規(guī)劃出優(yōu)化路
4、徑。關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人；路徑規(guī)劃；人工勢(shì)場(chǎng)；遺傳算法；蟻群算法IIAbstractTheresearchanddevelopmentofmobilerobotshavebeenpaidgreatattentiontoinrecentyears．Therequirementofitsabilitytotakecorfespondingmeasuresinaccordancewiththeenvironmentalchangesinitsmovingcourseshasbecomehigherandhig
5、her．Therefore，thepathplanning，asanimportantfieldsinrobotintelligence，appearsparticularlysignificant．Pathplanningissearchingaoptimalpathwithouttouchfromthestarttotheendunderwayaperformanceindicators．Thisthesismainlyfocusesonthestudyofthepathplanningofmob
6、ilerobotsincomplicatedenvironmentanditsrelevantproblems，especiallythepathplanninginstaticanddynamicenvironment．FollowingarethemaincontentofthisthesiS：ThefirstpartanalysestheKhatibartificialpotentialfieldmodelinwhichwetakethegoalpointswithmobilerobotswit
7、hthesamepolarityasthechargeandtheobstacleswiththeconverselypolarityasthecharge．Pathplanningisundertheattractanddiscouragingedgeofelectriccharge．Onthebaseofthismodel，apathplanningmethodofmobilerobotisdesigned．Thesecondpartdescribestheproblemofgoalsnon—re
8、achablewithobstaclesnearby(GNRON)whenusingpotentialfieldmethodsformobilerobotpathplanning．Consideringtheproblemiscausedbytheexcessiveoftheartificialpotentialfielddiscouragingfunctionatthepointofthegoal，therelativepositionsofthero
