基于改進(jìn)粒子群算法的滅火機(jī)器人路徑規(guī)劃研究.pdf

1、滅火機(jī)器人屬于特種移動(dòng)機(jī)器人范疇，它作為特種消防設(shè)備可以替代消防隊(duì)員接近火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有效的滅火救援作業(yè)，開(kāi)展各項(xiàng)火場(chǎng)偵察任務(wù)，尤其是在危險(xiǎn)性大或消防隊(duì)員不易接近的場(chǎng)合，滅火機(jī)器人的應(yīng)用將大大提高消防部門(mén)撲滅惡性火災(zāi)的能力，對(duì)減少國(guó)家財(cái)產(chǎn)損失和滅火救援人員的傷亡具有重要的作用。滅火機(jī)器人集人工智能、信息處理、圖像處理、無(wú)線通訊等專業(yè)技術(shù)為一體，跨計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、機(jī)械、電子等多學(xué)科，成為當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人研究的重點(diǎn)之一。目前，越來(lái)越多的滅火機(jī)

2、器人己應(yīng)用到各種危險(xiǎn)場(chǎng)合，滅火機(jī)器人的廣泛應(yīng)用對(duì)其路徑規(guī)劃能力提出了更高的要求。傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)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(jī)器人的發(fā)展要求，隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人正向經(jīng)濟(jì)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(xué)學(xué)科群的滅火機(jī)器人為平臺(tái)，以改進(jìn)的粒子群算法為基礎(chǔ)，主要致力于滅火機(jī)器人的路徑規(guī)劃研究。主要研究工作有：
　　 (1)介紹了滅火機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)，分

3、別研究了滅火機(jī)器人的控制芯片，電源模塊、感知模塊、人機(jī)交互等功能模塊及其接口連接，重點(diǎn)研究了電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和無(wú)線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的無(wú)線遙控和無(wú)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(xiě)和調(diào)試。
　　 (2)針對(duì)傳統(tǒng)粒子群算法在移動(dòng)機(jī)器人尋找目標(biāo)過(guò)程中容易陷入局部最優(yōu)化而不能找到全局最優(yōu)點(diǎn)的問(wèn)題，提出一種基于動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重的改進(jìn)粒子群算法。該方法是對(duì)傳統(tǒng)粒子群算法基于慣性權(quán)重進(jìn)行改進(jìn)，慣性權(quán)重隨著迭代過(guò)程動(dòng)態(tài)改變。為

4、了驗(yàn)證改進(jìn)算法的有效性，利用測(cè)試函數(shù)進(jìn)行算法的可行性測(cè)試，仿真結(jié)果證明，改進(jìn)算法是有效可行的。
　　 (3)利用改進(jìn)后的粒子群算法進(jìn)行滅火機(jī)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(tái)上，對(duì)此方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明：提出的方法具有較強(qiáng)的路徑規(guī)劃能力，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下，找到一條較平滑的安全無(wú)碰撞路徑，使機(jī)器人擁有更好的路徑規(guī)劃的自適應(yīng)能力。對(duì)所取得的結(jié)論和成果進(jìn)行了概括和總結(jié)，給出了本課題在未來(lái)的