基于激光雷達(dá)的移動機器人環(huán)境建模與路徑規(guī)劃方法的研究.pdf

1、在移動機器人相關(guān)技術(shù)的研究中，導(dǎo)航技術(shù)是其核心，而環(huán)境建模技術(shù)和路徑規(guī)劃技術(shù)又是導(dǎo)航技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是當(dāng)前國際學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點問題。本論文的研究來源于國家自然科學(xué)基金重點項目一一未知環(huán)境中移動機器人導(dǎo)航控制的理論與方法研究(項目批準(zhǔn)號：60234030)。本論文的研究目標(biāo)是提供一條解決復(fù)雜環(huán)境下移動機器人環(huán)境建模與路徑規(guī)劃問題的途經(jīng)。因此，本論文將著重于以下四個關(guān)鍵問題的研究： 第一，設(shè)計一個能與移動機器人原型控制系統(tǒng)并行異步

2、協(xié)同工作的實驗平臺，并能滿足環(huán)境建模與路徑規(guī)劃技術(shù)研究的需要。 第二，針對移動機器人的導(dǎo)航，研究環(huán)境知識的表示方法以提供一種有效的環(huán)境模型。 第三，根據(jù)已經(jīng)建立的環(huán)境模型，實現(xiàn)環(huán)境知識的擴展即產(chǎn)生精確的全局規(guī)劃決策。 第四，依據(jù)實際實驗環(huán)境，設(shè)計一種可用于驗證實驗平臺、環(huán)境建模與路徑規(guī)劃方法的移動機器人導(dǎo)航策略。 本論文圍繞四個關(guān)鍵問題開展了以下幾個方面的研究： 第一，在分析了移動機器人環(huán)境建模技

3、術(shù)和路徑規(guī)劃技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其缺陷的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個建模與規(guī)劃實驗平臺，能與機器人原型控制系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，可為隨后的多種導(dǎo)航實驗提供有利的支持。 第二，結(jié)合環(huán)境建模中常用的柵格法，提出了一種基于改進(jìn)近似Voronoi邊界網(wǎng)絡(luò)(Improved Approximate Voronoi Boundary Network，IAVBN)的環(huán)境建模方法，在應(yīng)用范圍和模型精度上比近似Voronoi邊界網(wǎng)絡(luò)(Approximate

4、 Voronoi Boundary Network，AVBN)方法都有所擴展和提高。該方法適用于單區(qū)域的環(huán)境建模，通過區(qū)域融合的思想可將其運用到多區(qū)域的環(huán)境建模中，從而有助于解決復(fù)雜廣義環(huán)境的建模問題。 第三，提出了一種基于環(huán)境拓?fù)淠Ｐ偷母倪M(jìn)最短路徑算法，相對于經(jīng)典Diikstra算法，在計算時間和運算次數(shù)上都有所減少；同時，提出了一種路徑優(yōu)化算法，在路徑長度上比Dijkstra算法有所減少，從而可為移動機器人實時導(dǎo)航研究提供更