地面自主移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃與測(cè)試架構(gòu)研究.pdf

1、地面自主移動(dòng)機(jī)器人是智能機(jī)器人研究的一個(gè)重要研究方向，其相關(guān)研究領(lǐng)域包含了多個(gè)值得研究的支撐技術(shù)。其中，路徑規(guī)劃和測(cè)試框架技術(shù)是兩個(gè)重要的基礎(chǔ)分支。地面自主移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃技術(shù)主要關(guān)注如何在具有障礙物的環(huán)境內(nèi)按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)尋找一條從起始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)的路徑。目前，在連續(xù)狀態(tài)空間中進(jìn)行高效路徑規(guī)劃是地面自主移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域中的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)提高導(dǎo)航性能具有舉足輕重的意義。性能測(cè)試框架提供定性和定量的接口，從而對(duì)地面自主移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行

2、客觀準(zhǔn)確的性能測(cè)評(píng)。小耦合、可擴(kuò)展的性能測(cè)試框架可以提高機(jī)器人的研發(fā)效率，是地面自主移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分。
　　 本文首先介紹了地面自主移動(dòng)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展，并根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對(duì)地面自主移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的路徑規(guī)劃和測(cè)試框架技術(shù)分別進(jìn)行了分析和探討。在路徑規(guī)劃方面，本文按照全局和局部路徑規(guī)劃兩個(gè)大類，描述了路徑規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。在測(cè)試框架方面，本文從地面自主移動(dòng)機(jī)器人測(cè)試技術(shù)入手，分析了支撐測(cè)試技術(shù)的測(cè)試框架的目

3、標(biāo)和設(shè)計(jì)原則。
　　 在上述調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文提出了一個(gè)連續(xù)狀態(tài)空間下的路徑規(guī)劃算法，即Continuous A*。該算法繼承了Hybrid A*的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)柵格劃分保留較少的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，保持了計(jì)算的高效性；同時(shí)，避免降低計(jì)算粒度后，Hybrid A*可能帶來(lái)的計(jì)算開銷：定義非均勻的粒度，自適應(yīng)地增加?xùn)鸥癖Ａ艄?jié)點(diǎn)的數(shù)量。此外，本文還討論了該算法和以往算法的關(guān)聯(lián)，以及不同啟發(fā)值對(duì)算法的影響。實(shí)驗(yàn)表明Continuous A*算法在計(jì)

4、算性能上好于Hybrid A*算法，可以滿足運(yùn)動(dòng)約束條件下的連續(xù)路徑生成。
　　 同時(shí)，本文從地面自主移動(dòng)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)出發(fā)，在基于多智能體的分布式體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)實(shí)時(shí)、微干擾、可擴(kuò)展的測(cè)試架構(gòu)。該測(cè)試架構(gòu)支持兩種模式的測(cè)試過(guò)程：在線的數(shù)據(jù)監(jiān)控和離線的數(shù)據(jù)仿真。其中，在線數(shù)據(jù)監(jiān)控提供了場(chǎng)地測(cè)試的基本框架；離線的數(shù)據(jù)仿真提供了對(duì)融合規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)試手段。實(shí)驗(yàn)表明該測(cè)試框架可以滿足地面自主移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)工作。