基于典型路徑庫的移動機器人智能路徑規(guī)劃算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、路徑規(guī)劃是移動機器人完成任務(wù)過程中需要解決的主要問題之一。所謂路徑規(guī)劃是根據(jù)所處環(huán)境和運動約束條件生成一條或幾條從起始位置到終止位置之間的最優(yōu)路徑。對于大規(guī)模路徑規(guī)劃問題，需要快速生成多條符合要求的路徑，而傳統(tǒng)的全局路徑規(guī)劃算法執(zhí)行效率較低，不能夠滿足上述問題的要求。通過分析，發(fā)現(xiàn)移動機器人所處的不同場景間存在相似或者部分相似的情況，相似區(qū)域中移動機器人的運動方式和運動軌跡大致相同。這使得利用已有場景信息和路徑信息，優(yōu)化生成新路徑成為可

2、能。本文圍繞相似場景下的路徑規(guī)劃問題展開研究，提出了一種基于典型路徑庫的移動機器人智能路徑規(guī)劃算法。該算法基于已有的場景和路徑信息，分析路徑的特征屬性形成知識，在給定的新場景中，利用路徑知識快速生成多條符合期望的路徑。算法由場景建模、場景相似性度量、相似路徑特征提取、路徑優(yōu)化生成、路徑評價等多個模塊組成。
　　本文的主要工作包含以下幾個方面:
　　(1)針對場景建模問題，本文研究了相似場景的特征屬性，采用聚類算法根據(jù)場景內(nèi)站

3、位的聚集程度進行區(qū)域劃分，將場景劃分結(jié)果作為場景描述的主要依據(jù)。
　　(2)針對場景相似性度量問題，本文將場景抽象為多邊形區(qū)域，利用多邊形頂點匹配算法的思想，計算場景間的相似度，并使用動態(tài)規(guī)劃的方法求解出兩個場景間最大相似區(qū)域匹配序列。
　　(3)針對典型路徑庫建立問題，本文提出“三段式”路徑構(gòu)建模型。本文從相似區(qū)域中提取相似路徑，通過局部與全局坐標映射關(guān)系，結(jié)合車式移動機器人的運動學(xué)特性，確定需求場景中的關(guān)鍵坐標點，從而建