基于四驅(qū)平臺(tái)小車路徑規(guī)劃和路徑跟蹤研究.pdf

1、隨著過(guò)去十幾年移動(dòng)器人技術(shù)的快速發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人在人類生活中扮演著越來(lái)越重要的角色。移動(dòng)機(jī)器人可以代替人類去完成一些危險(xiǎn)的工作，特別是在一些人類無(wú)法到達(dá)的環(huán)境中。這就要求移動(dòng)機(jī)器人有較高的智能，能夠處理復(fù)雜惡劣環(huán)境中出現(xiàn)的任何情況。移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)行駛是保證機(jī)器人完成更高層任務(wù)的基礎(chǔ)，確保移動(dòng)機(jī)器人能夠安全到達(dá)指定目標(biāo)點(diǎn)。
　　移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中行駛時(shí)，為了安全行駛，要保證導(dǎo)航過(guò)程中的路徑是寬闊光滑的。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，本文將V

2、oronoi圖法和支持向量機(jī)兩種方法結(jié)合在一起，給出了基于支持向量機(jī)的路徑規(guī)劃方法。作為一種路徑規(guī)劃方法，Voronoi圖法不僅有計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)，而且生成的路徑具有很高的安全性。由于這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在本文的路徑規(guī)劃方法中，Voronoi圖法作為預(yù)處理機(jī)找出從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的粗略規(guī)劃路徑。但是由Voronoi圖法生成的路徑是由直線段構(gòu)成的，不滿足路徑光滑性條件，所以使用高斯核的支持向量機(jī)來(lái)進(jìn)行后續(xù)光滑處理。在高斯核的支持向量機(jī)中，高斯徑向基核

3、函數(shù)確保路徑具有合適的光滑度，而支持向量機(jī)的決策函數(shù)則保證路徑有足夠的寬度。本文首先將障礙物當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)，講述了算法的機(jī)理。給高斯徑向基核函數(shù)的參數(shù)賦予不同的值，通過(guò)比較生成的路徑之間的優(yōu)劣來(lái)分析高斯徑向基核函數(shù)對(duì)生成路徑性能的影響，事實(shí)證明只有恰當(dāng)?shù)倪x擇高斯徑向基核函數(shù)的參數(shù)才能夠生成滿足要求的路徑。為了驗(yàn)證算法的有效性，還在多邊形障礙物環(huán)境中進(jìn)行了仿真，主要通過(guò)采集障礙物邊的點(diǎn)，這樣算法等效于仍然處理質(zhì)點(diǎn)障礙物。通過(guò)在不同的環(huán)境中進(jìn)行仿

4、真，驗(yàn)證了本文路徑規(guī)劃方法的有效性和適用性。
　　移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)行駛中的另一重要的任務(wù)是路徑跟蹤，它保證移動(dòng)機(jī)器人總是行駛在已經(jīng)規(guī)劃的安全路徑上。本文以四驅(qū)動(dòng)小車為研究對(duì)象，建立小車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。由于移動(dòng)小車是非線性、非完全約束的系統(tǒng)，一些經(jīng)典的控制算法無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)小車的良好控制，本文采用模糊控制方法。設(shè)計(jì)了移動(dòng)小車的路徑跟蹤模糊控制器，控制器由轉(zhuǎn)向模糊控制器和速度模糊控制器構(gòu)成。轉(zhuǎn)向模糊控制器以橫向偏移誤差和航向角偏移誤差為輸