基于超聲傳感器移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃和避障算法的研究.pdf

1、本課題是結(jié)合省教委科學(xué)基金項(xiàng)目《具有局部智能行為的遙操作機(jī)器人系統(tǒng)研制》的子課題。移動(dòng)機(jī)器人避障與路徑規(guī)劃是機(jī)器人研究的一個(gè)重要方向，是機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)中不可缺少的重要組成部分，是機(jī)器人完成任務(wù)的安全保障，同時(shí)也是機(jī)器人智能化程度的重要標(biāo)志。 本課題研究的是以超聲傳感器為基礎(chǔ)的PioneerⅡ-DXE移動(dòng)機(jī)器人避障算法和路徑規(guī)劃的方法，其主要內(nèi)容和成果有：根據(jù)課題內(nèi)容，對(duì)比國(guó)內(nèi)外關(guān)于該課題研究的不同情況，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃和避障

2、算法的研究方向進(jìn)行了綜述；簡(jiǎn)單介紹Pioneer Ⅱ DXE移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)軟、硬件特性，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，建立PioneerⅡ DXE數(shù)學(xué)模型，并得出移動(dòng)機(jī)器人在任一時(shí)刻的位移和方向角度值的計(jì)算公式，分析了避障過程中安全距離設(shè)定的原則，為研究移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃及避障算法奠定了理論基礎(chǔ)；簡(jiǎn)述了超聲傳感器的特點(diǎn)、超聲測(cè)距的原理及超聲傳感器在測(cè)距中存在的問題，創(chuàng)新點(diǎn)是針對(duì)Pioneer Ⅱ DXE機(jī)器人傳感器布局的特點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)其檢測(cè)的

3、障礙物位置坐標(biāo)點(diǎn)通過公式進(jìn)行估算，并通過比較各個(gè)傳感器前后時(shí)刻所檢測(cè)的障礙物坐標(biāo)值和相鄰傳感器所檢測(cè)的障礙物坐標(biāo)值來(lái)判斷障礙物環(huán)境狀況，為避障提供了依據(jù)，而且還根據(jù)超聲波波束發(fā)散性的特點(diǎn)對(duì)其檢測(cè)距離信息進(jìn)行處理，通過仿真實(shí)驗(yàn)證明上述對(duì)障礙環(huán)境的判斷和距離信息的處理是可取的，具有一定的可行性；在環(huán)境條件已知的條件下，利用幾何算法討論了移動(dòng)機(jī)器人在不同障礙物環(huán)境下的路徑進(jìn)行規(guī)劃，該算法容易理解，便于實(shí)現(xiàn)，而且計(jì)算簡(jiǎn)單，有利于提高運(yùn)行效率，同

4、時(shí)也解決了障礙物與機(jī)器人距離過近、障礙物與目標(biāo)點(diǎn)位置過近以及障礙物存在交迭部分等死區(qū)問題；分析了基于超聲傳感器移動(dòng)機(jī)器人利用模糊控制對(duì)其避障算法進(jìn)行研究的方法的可行性，設(shè)計(jì)了利用雙層模糊控制器來(lái)控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)角的思路，第一層模糊控制器是將各個(gè)傳感器所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過模糊器處理獲得其障礙物方向和距離信息，第二層是將上一層處理的數(shù)據(jù)分組(左方、前方和右方)和機(jī)器人的目標(biāo)點(diǎn)、起始點(diǎn)與瞬時(shí)位姿的夾角共同作為輸入，通過設(shè)定模糊控制規(guī)則來(lái)控制機(jī)器人的