蟻群算法在病房服務(wù)機(jī)器人路徑規(guī)劃上的研究與應(yīng)用.pdf

1、病房服務(wù)是指包含病房送藥、病情實(shí)時(shí)采集等工作，由于醫(yī)護(hù)人員緊缺、病房服務(wù)工作零散重復(fù)等原因，醫(yī)院普遍存在護(hù)士不能及時(shí)對(duì)病房病人服務(wù)的問(wèn)題。采用移動(dòng)機(jī)器人代替護(hù)士完成部分服務(wù)工作已成為可能，而機(jī)器人的路徑規(guī)劃是完成病房服務(wù)工作的基礎(chǔ)，因而本文提出基于蟻群算法的病房服務(wù)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。
　　本文研究分析移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃上的多種相關(guān)算法，如人工勢(shì)場(chǎng)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法等。針對(duì)病房服務(wù)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)存在動(dòng)態(tài)障礙物，以及病人臨

2、時(shí)性的進(jìn)入或離開(kāi)病房，而導(dǎo)致機(jī)器人服務(wù)病房病人隨機(jī)地失效或重新加入的問(wèn)題，提出基于蟻群算法的病房服務(wù)機(jī)器人動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃和避障方案，建立了包含數(shù)據(jù)采集模塊、柵格地圖構(gòu)建模塊和路徑規(guī)劃模塊的病房服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)。本文首先根據(jù)蟻群算法數(shù)學(xué)模型及特性，并結(jié)合病房服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)特點(diǎn)，利用A*算法原理自適應(yīng)地調(diào)整啟發(fā)函數(shù)，以降低傳統(tǒng)蟻群算法的發(fā)散程度，同時(shí)通過(guò)訓(xùn)練初始數(shù)據(jù)集及實(shí)驗(yàn)分析，確定系統(tǒng)應(yīng)用中的螞蟻數(shù)量m、啟發(fā)式因子、總信息量Q參數(shù)。病房服務(wù)機(jī)

3、器人通過(guò)醫(yī)院環(huán)境靜態(tài)數(shù)據(jù)及移動(dòng)中采集動(dòng)態(tài)障礙物信息來(lái)構(gòu)建柵格地圖，機(jī)器人的路徑規(guī)劃既在環(huán)境地圖模型中尋找無(wú)碰最優(yōu)或次優(yōu)路徑，通過(guò)改進(jìn)下一次螞蟻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移策略，以提高路徑規(guī)劃解的多樣性和加快算法收斂速度；同時(shí)根據(jù)信息素從開(kāi)始到結(jié)束由大變小直到趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律，模擬出變化公式進(jìn)而避免算法陷入局部最優(yōu)解情況。機(jī)器人根據(jù)規(guī)劃出的全局路徑在病房及走廊中進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)碰到動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)，系統(tǒng)采用避障策略避開(kāi)障礙物并更新柵格地圖。病房服務(wù)機(jī)器人由于避開(kāi)