實(shí)用型陪護(hù)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本論文以國(guó)家863高技術(shù)項(xiàng)目《助老/助殘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究》的子課題《實(shí)用型陪護(hù)機(jī)器人》為背景，研究實(shí)用型陪護(hù)機(jī)器人的路徑規(guī)劃方法及其實(shí)現(xiàn)。
　　 實(shí)用型陪護(hù)機(jī)器人工作環(huán)境是普通的家庭環(huán)境。這樣的環(huán)境雖然可以通過(guò)建模的方式便于機(jī)器人的計(jì)算和處理，從而進(jìn)行全局路徑規(guī)劃。但是由于環(huán)境的不確定性因素的存在，使得機(jī)器人需要通過(guò)傳感器對(duì)環(huán)境的變化進(jìn)行檢測(cè)并更新地圖。通過(guò)避障以及重規(guī)劃的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃。
　　 本文采用的全局路

2、徑規(guī)劃的方法是通過(guò)對(duì)環(huán)境進(jìn)行結(jié)構(gòu)化柵格建模，將空間區(qū)分為自由空間以及障礙物空間兩種類(lèi)型，通過(guò)路徑搜索算法A*計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)起始路徑，并且在規(guī)劃的每個(gè)路徑點(diǎn)上添加當(dāng)前路徑點(diǎn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制使得機(jī)器人沿著該路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并且不斷地讀取傳感器信息。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中當(dāng)傳感器檢測(cè)到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑上出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)障礙時(shí)能夠通過(guò)VFH的方式進(jìn)行避障，并且通過(guò)導(dǎo)航函數(shù)N(Navigation Function N)的方

3、式進(jìn)行重規(guī)劃的處理，更新機(jī)器人原來(lái)的路徑，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制的方式使得機(jī)器人沿著新的路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。
　　 在路徑規(guī)劃的方法中充分考慮到本次陪護(hù)型機(jī)器人的尺寸特性、傳感器特性以及運(yùn)動(dòng)特性，在地圖已知或部分未知的情況下，通過(guò)機(jī)器人身上所加載的聲納傳感器對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行識(shí)別，加載地圖時(shí)對(duì)障礙物進(jìn)行膨脹處理以及靠近障礙物的柵格進(jìn)行初始代價(jià)的添加三個(gè)措施來(lái)確保在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中確保機(jī)器人不會(huì)與障礙物發(fā)生碰撞。在重規(guī)劃的計(jì)算中，同樣考慮到