自主移動機器人路徑規(guī)劃與運動控制的研究與實現.pdf

1、移動機器人技術是一項具有重大應用前景的前沿技術,從人類科學的高、精、尖領域到生產和日常生活方面都已體現出對移動機器人的需求。由于現代工業(yè)生產正朝著高效和高柔性的方向發(fā)展,所以工業(yè)生產領域對具有高智能移動機器人的需求顯得尤為迫切。 自主路徑規(guī)劃和運動控制技術是移動機器人研究中的關鍵技術。研究表明,針對復雜的動態(tài)環(huán)境,采用單一的方法來解決移動機器人路徑規(guī)劃問題往往得不到理想的結果,而將兩種及以上的方法相結合來解決此類問題可以取得良好

2、的效果。在這種思想的指導下,本文將行為動力學的方法和滾動窗口路徑規(guī)劃算法結合起來,提出了一種基于行為動力學的滾動窗口路徑規(guī)劃方法,并將其應用到動態(tài)不確定環(huán)境下移動機器人的路徑規(guī)劃問題中,最后通過計算機仿真和實驗驗證了該方法的有效性。本文的主要工作如下： (1)提出一種基于行為動力學的滾動窗口路徑規(guī)劃方法來解決未知動態(tài)環(huán)境下的移動機器人路徑規(guī)劃問題。該規(guī)劃方法在針對局部環(huán)境進行實時路徑規(guī)劃的同時兼顧了全局目標這一全局信息,在局部規(guī)

3、劃中體現了全局優(yōu)化,同時導航行為動力學模型使得路徑規(guī)劃具有良好的連續(xù)性。 (2)針對局部規(guī)劃窗口中的多個障礙物,提出一種多障礙物虛擬合成方法,將多個障礙物合成得到一個虛擬障礙物。這種方法減小了障礙物處理的計算量,便于避障行為動力學模型中相關參數的選擇和計算,同時也比較符合實際情況。 (3)針對局部規(guī)劃窗口中的動態(tài)障礙物,提出一種動態(tài)障礙物的“靜化”處理方法,經過“靜化”處理后的,先前的動態(tài)障礙物被短時看作一個體積較大的靜