基于改進粒子群算法的滅火機器人路徑規(guī)劃研究.pdf

1、滅火機器人屬于特種移動機器人范疇，它作為特種消防設(shè)備可以替代消防隊員接近火災現(xiàn)場實施有效的滅火救援作業(yè)，開展各項火場偵察任務(wù)，尤其是在危險性大或消防隊員不易接近的場合，滅火機器人的應(yīng)用將大大提高消防部門撲滅惡性火災的能力，對減少國家財產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。滅火機器人集人工智能、信息處理、圖像處理、無線通訊等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計算機、自動控制、機械、電子等多學科，成為當前移動機器人研究的重點之一。目前，越來越多的滅火機

2、器人己應(yīng)用到各種危險場合，滅火機器人的廣泛應(yīng)用對其路徑規(guī)劃能力提出了更高的要求。傳統(tǒng)的移動機器人基本上都采用專用處理器和專用操作系統(tǒng)，這已不能滿足現(xiàn)代機器人的發(fā)展要求，隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，移動機器人正向經(jīng)濟化、小型化、智能化和通用型方向發(fā)展。
　　 課題以西安科技大學學科群的滅火機器人為平臺，以改進的粒子群算法為基礎(chǔ)，主要致力于滅火機器人的路徑規(guī)劃研究。主要研究工作有：
　　 (1)介紹了滅火機器人的整體設(shè)計與結(jié)構(gòu)，分

3、別研究了滅火機器人的控制芯片，電源模塊、感知模塊、人機交互等功能模塊及其接口連接，重點研究了電機驅(qū)動模塊和無線通訊模塊，實現(xiàn)了機器人的無線遙控和無線串口通信，并且完成了控制系統(tǒng)各功能模塊軟件程序的編寫和調(diào)試。
　　 (2)針對傳統(tǒng)粒子群算法在移動機器人尋找目標過程中容易陷入局部最優(yōu)化而不能找到全局最優(yōu)點的問題，提出一種基于動態(tài)慣性權(quán)重的改進粒子群算法。該方法是對傳統(tǒng)粒子群算法基于慣性權(quán)重進行改進，慣性權(quán)重隨著迭代過程動態(tài)改變。為

4、了驗證改進算法的有效性，利用測試函數(shù)進行算法的可行性測試，仿真結(jié)果證明，改進算法是有效可行的。
　　 (3)利用改進后的粒子群算法進行滅火機器人的路徑規(guī)劃，建立了該方法的模型，并且在MATLAB的仿真平臺上，對此方法進行了仿真驗證，仿真結(jié)果表明：提出的方法具有較強的路徑規(guī)劃能力，能在較為復雜的環(huán)境下，找到一條較平滑的安全無碰撞路徑，使機器人擁有更好的路徑規(guī)劃的自適應(yīng)能力。對所取得的結(jié)論和成果進行了概括和總結(jié)，給出了本課題在未來的