基于改進(jìn)分層D-搜索算法的室內(nèi)路徑規(guī)劃問題研究.pdf

1、近年來，隨著科技的進(jìn)步和機(jī)器人相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展，移動機(jī)器人技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)，而室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人作為移動機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，相應(yīng)的路徑規(guī)劃問題也隨之成為研究者們的研究對象。
　　本文在現(xiàn)有移動機(jī)器人路徑規(guī)劃算法的基礎(chǔ)上，對室內(nèi)環(huán)境下移動機(jī)器人路徑規(guī)劃做出了以下幾個(gè)方面的研究:
　　首先，分析了啟發(fā)式路徑規(guī)劃算法D*算法的基本原理。針對D*算法搜索空間大的缺陷，引入抽象分層的思想，將機(jī)器人的工作環(huán)境結(jié)構(gòu)化為多個(gè)層次，并

2、為各層次中的子地圖設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，縮小D*算法的搜索空間;利用Voronoi圖理論離線生成各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間的先驗(yàn)安全路徑，提高關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)間路徑規(guī)劃的效率。
　　其次，考慮到D*算法是一種長度優(yōu)先算法，算法搜索到的優(yōu)化路徑存在小范圍內(nèi)多次轉(zhuǎn)角的問題，降低了優(yōu)化路徑的平滑度;而優(yōu)化路徑性能的高低又直接取決于算法的代價(jià)估計(jì)函數(shù)。因此，本文利用對角線函數(shù)對代價(jià)估計(jì)函數(shù)中的啟發(fā)函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并在基本項(xiàng)中增加方向偏移代價(jià)。仿真實(shí)驗(yàn)證明，利用改進(jìn)后D

3、*算法規(guī)劃出優(yōu)化路徑的平滑度得到明顯提高。
　　最后，對動態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃問題進(jìn)行分析，利用二次路徑規(guī)劃的方法避免與動態(tài)障礙物發(fā)生碰撞，其路徑規(guī)劃的效率較低，對此，本文提出了一種動態(tài)環(huán)境下的局部路徑規(guī)劃算法。算法借鑒滾動窗口的原理，對位于當(dāng)前滾動窗口內(nèi)的動態(tài)障礙物的運(yùn)動軌跡進(jìn)行預(yù)測，并判斷其是否會與移動機(jī)器人發(fā)生碰撞。對于運(yùn)動軌跡不確定的動態(tài)障礙物，利用卡爾曼濾波算法對其進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測，并根據(jù)不同的碰撞情況，采取不同的碰撞避