移動機器人路徑規(guī)劃與跟蹤控制方法的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著移動機器人MR(Mobile Robot)應用領域的不斷擴大,要求其能根據(jù)工作任務需要,通過對外界環(huán)境信息和自身運動狀態(tài)的感知,安全、準時地以要求的姿態(tài)到達目的地。為此,MR需根據(jù)環(huán)境信息和要求的目標位姿規(guī)劃一條可行的最優(yōu)或次優(yōu)路徑,并根據(jù)自身的運動狀態(tài)信息實時調整運動控制量以跟蹤規(guī)劃路徑至目標點??梢?MR應具有環(huán)境感知、動態(tài)決策與路徑規(guī)劃、運動控制等功能。論文以MR為研究對象,分別從全局路徑規(guī)劃、局部路徑規(guī)劃與路徑跟蹤控制方法為

2、主要內(nèi)容展開了相關研究。具體進行的研究工作如下;
  1.本文在介紹常見的環(huán)境建模方法與路徑規(guī)劃方法的基礎上,選用可視圖法對已知障礙物信息的環(huán)境進行建模,設計了具有精英保留策略的免疫遺傳算法對MR進行全局路徑規(guī)劃。仿真實驗結果表明,采用論文所進行的研究可為MR規(guī)劃一條通過可選路徑節(jié)點的最優(yōu)或次優(yōu)的折線路徑,且路徑規(guī)劃效率高。
  2.對差速驅動輪式移動機器人DDWMR(Different Driving Wheeled Mo

3、bile Robot),受驅動機構制約,很難控制其沿折線路徑平穩(wěn)運動。為此,論文分析了DDWMR運動學模型,為控制其跟蹤規(guī)劃的全局路徑,設計了Newton-Hermite混合插值法以對全局路徑進行局部路徑規(guī)劃,使保證DDWMR以要求的姿態(tài)平穩(wěn)地到達目標位置。仿真研究表明,采用Newton-Hermite混合插值法對全局路徑進行局部路徑規(guī)劃,并控制DDWMR跟蹤此路徑,能保證MR運動的平穩(wěn)性和到達目標點的姿態(tài)。同時,對混合插值法中的Her

4、mite插值方法做了進一步研究,分別將Newton分別與三次Hermite和五次Hermite組合進行局部路徑規(guī)劃。研究證明,DDWMR均能平穩(wěn)地跟蹤由Newton-3Hermite和 Newton-5Hermite插值法得到的規(guī)劃路徑,并以要求的姿態(tài)到達目標點;相對地,DDWMR跟蹤由Newton-5Hermite插值法得到的路徑時的運動平穩(wěn)性更高。
  3.本文根據(jù)DDWMR的結構特點,設計了基于反饋控制的自適應運動控制器。分

5、析了參數(shù)ay和aa對DDWMR軌跡跟蹤效果的影響,研究表明,不同參數(shù)應采用不同的取值策略。同時,對自適應控制器中的參數(shù)ay采用模糊實時調整,不僅能提高DDWMR路徑跟蹤的運動平穩(wěn)性,也能有效提高跟蹤軌跡的快速性和精度。
  4.本文將設計的局部路徑規(guī)劃方法應用于XAUT.AGVF-500上進行了通過給定路徑節(jié)點的規(guī)劃路徑和跟蹤實驗。實驗結果驗證了仿真結果的正確性。論文所設計的Newton-Hermite混合插值的局部路徑規(guī)劃方法可

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