室內(nèi)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用廣泛、功能強(qiáng)大，其相關(guān)技術(shù)的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是機(jī)器人完成其它高級(jí)任務(wù)的必要基礎(chǔ)。本文基于準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化室內(nèi)環(huán)境，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃展開理論和應(yīng)用研究。旨在構(gòu)建靜態(tài)已知、靜態(tài)未知和動(dòng)態(tài)時(shí)變等不同復(fù)雜環(huán)境下具有實(shí)時(shí)性和有效性的路徑規(guī)劃方案，使得移動(dòng)機(jī)器人提高適應(yīng)環(huán)境變化的路徑規(guī)劃能力，從而為移動(dòng)機(jī)器人的進(jìn)一步實(shí)用化奠定基礎(chǔ)。 本文首先對(duì)靜態(tài)已知環(huán)境下的路徑規(guī)劃方

2、法進(jìn)行討論，分別采用可視圖法和隨機(jī)路圖法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)已知環(huán)境下的全局路徑規(guī)劃。通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果系統(tǒng)地分析了二者的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上重新界定了兩類方法各自的適用范圍。同時(shí)將準(zhǔn)隨機(jī)采樣策略應(yīng)用于隨機(jī)路圖采樣點(diǎn)生成過程，使得采樣點(diǎn)分布均勻性顯著增強(qiáng)，偏差度量降低，從而提高了路徑搜索的成功率。 未知環(huán)境下的路徑規(guī)劃重點(diǎn)在于如何實(shí)時(shí)獲取環(huán)境信息并有效利用。本文在對(duì)傳統(tǒng)勢(shì)場(chǎng)法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出一種基于激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)信息的改進(jìn)方向權(quán)值法，方

3、法中的安全策略更適用于實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法考慮不同的障礙物情況并充分利用環(huán)境信息，能夠有效完成未知環(huán)境下的局部路徑規(guī)劃。 針對(duì)動(dòng)態(tài)時(shí)變環(huán)境路徑規(guī)劃這一更具實(shí)際意義和挑戰(zhàn)性的問題，本文提出一種新的概率方向權(quán)值法，依據(jù)障礙物的運(yùn)動(dòng)特性建立障礙物運(yùn)動(dòng)模型，并應(yīng)用卡爾曼濾波對(duì)運(yùn)動(dòng)障礙物信息進(jìn)行有效預(yù)估。同時(shí)基于周期規(guī)劃將障礙物預(yù)估信息、實(shí)際信息與目標(biāo)信息有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)時(shí)變環(huán)境下存在運(yùn)動(dòng)障礙物和動(dòng)態(tài)目標(biāo)的實(shí)時(shí)路