基于能耗的水下機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法研究.pdf

1、隨著海洋開發(fā)開發(fā)進(jìn)程的加快，能夠探測(cè)水下環(huán)境并且自主完成作業(yè)任務(wù)的水下機(jī)器人受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的廣泛重視。自主性及安全性是水下機(jī)器人的重要特性，其中自主性的含義是具有和外部環(huán)境進(jìn)行交互的能力，這種交互能力的一個(gè)重要方面就是具有自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的能力。然而對(duì)于無人無纜水下機(jī)器人來說，可以長時(shí)間使用的小型動(dòng)力源尚未達(dá)到實(shí)用化的程度，因此，能量的有效利用是無人無纜水下機(jī)器人實(shí)用化中的重要問題之一，因此考慮能耗的無人無纜水下機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問題的

2、研究具有具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 針對(duì)未知環(huán)境中水下機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的問題，提出了對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃采用基于行為結(jié)構(gòu)的方法。對(duì)基于行為選擇策略的協(xié)調(diào)方法和基于行為融合策略的協(xié)調(diào)方法分別進(jìn)行了研究，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種行為協(xié)調(diào)策略進(jìn)行了對(duì)比分析。為了進(jìn)一步對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中能耗問題的研究討論，本文對(duì)水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制方法，并將規(guī)劃與控制相結(jié)合進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

3、了規(guī)劃器與控制器的有效性。 在對(duì)水下機(jī)器人基于行為融合的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)控制研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)未知環(huán)境下水下機(jī)器人基于能耗的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃問題進(jìn)行了研究。單純從控制方面或是規(guī)劃方面來改善和提高水下機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能難以達(dá)到理想效果。所以本文把預(yù)測(cè)控制的思想引入規(guī)劃中，把規(guī)劃與預(yù)期的控制執(zhí)行效果結(jié)合起來考慮，提出了多步預(yù)測(cè)規(guī)劃單步控制執(zhí)行的方法，對(duì)水下機(jī)器人基于能耗的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制問題進(jìn)行了研究。仿真實(shí)驗(yàn)和水池實(shí)驗(yàn)