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《一種基于粒子群算法的輪式機器人路徑規(guī)劃.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第27卷第4期計算機仿真2010年4月文章編號：1006—9348(2010)04-0167—05一種基于粒子群算法的輪式機器人路徑規(guī)劃陳宜航，牛玉剛(華東理工大學信息科學與工程學院，上海200237)摘要：針對輪式機器人具有非完整性約束的情況，為了優(yōu)化機器人路徑，提出了利用粒子群算法處理輪式機器人在滾動窗口內(nèi)的路徑優(yōu)化問題。根據(jù)機器人當前滾動窗口內(nèi)的障礙物信息進行避障和趨向目標運動，同時在充分考慮輪式機器人運動特性的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個符合其非完嫠性約束和避障要求的適應(yīng)度函數(shù)，從If
2、i能較好地滿足實時避障的要求。為了盡量減少可行區(qū)域
3、由于障礙物建模造成的損失。提出了采用改進的柵格法進行建模，該方法較全面地考慮了障礙物的外形尺寸。仿真實驗證明上述方法的正確性和有效性。關(guān)鍵詞：粒子群算法；非完整性約束；輪式機器人；路徑規(guī)劃中圈分類號：TP242文獻標識碼：AAMethodofPathPlanningforWheeledRobotBasedOilParticleSwarmOptimizationCHENYi—hang，NIUYu—gang(SchoolofInformationScienceandEngineering，EastChinaUniversityofSci
4、enceandTechnology，Shanghai200237，China．)ABSTRACT：Thereisconstraintofnon—holonomyinwheeledrobot，SOthemethodofpathoptimizationexploredinthispaperistoutilizeparticleswamialgorithmtosettletheprobleminrollingwindow．Bymeansofthismethod，thewheeledrobotcandoobstacle—-avoidance
5、andobject——orientedmovementonlyaccordingtotheobstacleinformationoftherobotinthepresentrollingwindow．a(chǎn)tthesametimeafitnessfunctionfortherobotwhichsatisfiesitsnon—ho—lonomyandobstacle——avoidancerequirementsisconstructedonthebasisofsufficientlyconsideringthemotionlea··tur
6、esoftherobot，whichtherebymakestherobotdobettertosatisfytherequirementsofthetimelyobstacle—avoid-ance．Thepaperproposesimproved鰣dsmethodinordertoincreaseareamovementoftherobot，accordingtotheshapeandsizeoftheobstacle．Simulateexperimentshavedemonstrateditsaccuracyandavaila
7、bility．KEYWORDS：Particleswarmalgorithm；Constraintofnon—holonomy；Wheeledrobot；Pathplanningl引言輪式機器人是一種典型的非完整性系統(tǒng)，其顯著特點是即使不存在障礙物的情況下，系統(tǒng)也只能做受限運動，意味著自由位形空間內(nèi)的一條路徑不一定對應(yīng)工作空間內(nèi)的一條可行路徑。針對該類問題較為普遍的做法有兩種，一種是先在障礙物環(huán)境中規(guī)劃出一條避碰路徑，這樣的避碰路徑上往往會含有大量的在數(shù)學意義上連續(xù)f甩不可導的點，而恰恰是這些點所處的局部位置無法滿足輪式機器人的運行
8、特性，則需要對該處進行再規(guī)劃，在各運動段之間建立函數(shù)和曲率均連續(xù)的過渡曲線。在原有路徑基礎(chǔ)上形成一條平滑的輪基金項目：國家自然科學基金(60674015)；上海市教委科技創(chuàng)新重點項目(09ZZ60)；上海市重點學科(B504)收稿日期：2009-01—05修回日期：2009—02一16式機器人的運動軌跡，通常采用的過渡曲線是立方螺線"1和三階貝塞爾曲線舊。等。另一種是在避障的同時直接考慮非完襤性約束，其中，文獻[6]在位形窀間構(gòu)建了由滿足運動約束基本路徑所組成的圖，并采用D’算法進行動態(tài)搜索，文獻[3]則利用遺傳算法提出了一種基于導
9、航評價函數(shù)的路徑規(guī)劃方法，在圓形規(guī)則障礙物的環(huán)境下，利用遺傳算法來優(yōu)化機器人的速度和角速度，通過迭代完成整條路徑。但對于存在不規(guī)則障礙物的情況，文獻[3]方法則存在一定的局限性，在建模時將j￡膨化成圓形規(guī)則障礙物會損失較多的機器人可達
