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《移動機器人路徑規(guī)劃方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、捅要移動機器人的研究和開發(fā)近年來受到了人們的高度重視，人們要求機器人在運動過程中能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化而自主的采取相應(yīng)措施的能力也越來越強。因此，作為機器人智能的一個重要因素——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)無碰路徑。本文針對移動機器人路徑規(guī)劃問題展開研究，著重研究了靜態(tài)環(huán)境已知和靜態(tài)環(huán)境未知情況下機器人的路徑規(guī)劃問題。論文的主要研究工作如下：首先對于靜態(tài)環(huán)境已知情況下的機器人路徑規(guī)劃，提出了一種基于參數(shù)最優(yōu)化方法的機器人路徑規(guī)劃。該方法首先將路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化成為求解滿足一定性能指標(biāo)和約束條件的最優(yōu)控制問
2、題，然后再利用參數(shù)最優(yōu)化方法將此最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為靜態(tài)非線性規(guī)劃問題，并提出了求解靜態(tài)約束最優(yōu)化問題的系貫加權(quán)因子法，即SWIFr(SequentialWeightIncreasingFactorTechnique)法，并將此法推廣為求解動態(tài)約束最優(yōu)化問題的增廣SWIFT法，最后通過仿真驗證了算法的可行性。其次由于參數(shù)最優(yōu)化方法對初始值的選取有很高的要求，在這里又提出了另一種基于最優(yōu)控制思想的方法一基于高斯偽譜最優(yōu)控制方法的機器人路徑規(guī)劃。這種方法用拉格朗日插值多項式近似逼近狀態(tài)變量和控制變量，將它們離散化，通過轉(zhuǎn)換就可將最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化成為非線性規(guī)劃問題，再用求解非
3、線性規(guī)劃方法SQP方法來求解。這種方法對初始值的選擇沒有什么要求，可以很快地得到理想的結(jié)果。最后針對靜態(tài)環(huán)境未知情況下的機器人路徑規(guī)劃，首先介紹和分析了傳統(tǒng)Khatib人工勢場模型，研究了傳統(tǒng)人工勢場模型的不可達問題(GNRON)?？紤]到不可達問題是由于在目標(biāo)點處的勢場斥力函數(shù)過大造成的，將斥力函數(shù)與機器人和目標(biāo)點的相對位置考慮在內(nèi)，通過這個方式對斥力函數(shù)進行修正，解決了傳統(tǒng)勢場模型的不可達問題(GNRON)。通過仿真實驗發(fā)現(xiàn)，這種改進方法仍有缺陷，在障礙物距離很近時會發(fā)生不能穿越障礙區(qū)的情況。針對這一問題，又提出了基于圓周掃描的機器人路徑規(guī)劃方法。以往的方法都是通過
4、改變斥力勢場函數(shù)來實現(xiàn)，而圓周掃描法不是用力控制機器人運動，而是通過圓周掃描的方法為機器人尋找最佳路徑點的方式控制機器人運動，從而順利避開障礙，到達目標(biāo)點，最后通過仿真驗證了這種方法的有效性。關(guān)鍵詞：移動機器人；路徑規(guī)劃：最優(yōu)控制；參數(shù)化方法；高斯偽譜法；人工勢場法；圓周掃描TheResearchoftheMobileRobotPathPlanningYuGuangjin(ControlTheoryandControlEngineering)DirectedbyProf．LiShurongAbstractresearchanddevelopmentofmobilero
5、botshavebeenpaidgreatattentiontoinrecentyears．Therequirementofitsabilitytotakecorrespondingmeasuresinaccordancewiththeenvironmentalchangesinitsmovingcourseshasbecomehigherandhigher．Therefore，thepathplanning，asanimportantfieldinrobotintelligence，appearsparticularlysignificant．Pathplannin
6、gissearchinganoptimalpathwithoutcollisionfromthestarttotheendunderacertainindexofperformance．Thisthesisdoestheresearchonthepathplanningproblemformobilerobotinstaticknownenvironmentandstaticunknownenvironment．Themaincontentofthisthesisisgivenasfollows．Forthepathplanninginstaticknownenvir
7、onment，anewmethodbasedontheparameterizedoptimizationisproposed．Thepathplanningproblemisformulatedasanoptimalcontrolproblemwithcons仃aints．Next，theoptimalcontrolproblemistransformedintothestaticnonlinearprogrammingproblemwithparameterizedoptimizationmethod，andanewaugmented-SWIFT(
