智能空間中的智能輪椅動態(tài)路徑規(guī)劃研究及實現.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、為了幫助行動不便的老年人或殘障人能自由自主的行動,為他們提供性能優(yōu)越且智能化程度高的代步工具顯得急需而迫切,具有這類功能的智能輪椅便被提了出來。本論文擬在以人工標簽、攝像機為主要傳感器構建的智能空間中,針對在較為擁擠、目標混雜、且動態(tài)性較高的家庭室內環(huán)境中,使智能輪椅能實現更加快捷、準確、安全、舒適的從起點面向目標的工作任務。故本文開展了智能空間中智能輪椅路徑規(guī)劃的相關研究,從如下幾個方面進行了研究與探討:
  首先,介紹了智能輪

2、椅項目、智能空間技術及路徑規(guī)劃技術在國內外的研究現狀,并詳細對路徑規(guī)劃技術進行了概述與分析總結。
  其次,對智能輪椅的功能需求從心理及生理角度進行了深層次的分析,并在此基礎上對與智能輪椅路徑規(guī)劃相關的模塊進行了設計,包括智能輪椅機構本體、運動控制模式及智能空間的應用設計,智能空間主要用來實現對家庭復雜動態(tài)環(huán)境的全面感知。分析了家庭室內環(huán)境的特征,針對其環(huán)境特點對室內多個房間及單個房間采用自由空間法來建模,并完成對靜態(tài)環(huán)境地圖及動

3、態(tài)環(huán)境地圖的構建。
  最后,提出了一種新的路徑規(guī)劃方案,主要致力于解決智能輪椅在家庭室內靜態(tài)、動態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃劃分為兩個層次:第一層是靜態(tài)路徑規(guī)劃,該層的主要任務是在靜態(tài)全局環(huán)境中為智能輪椅規(guī)劃出一條滿足優(yōu)化條件的靜態(tài)路徑。在構建的靜態(tài)地圖上采用了粒子群算法進行路徑優(yōu)化搜索,并與其它兩種搜索算法蟻群算法及遺傳算法的優(yōu)化結果進行了對比分析,得出粒子群搜索算法在實時性、優(yōu)化結果方面有較強優(yōu)勢。第二層是動態(tài)路徑規(guī)劃,根據

4、智能空間探測到的動態(tài)障礙物相關信息,規(guī)劃出智能輪椅行進的路徑,該動態(tài)路徑規(guī)劃方法采用跟蹤靜態(tài)路徑、避碰、導向目標三種行為策略。并根據動態(tài)障礙物與智能輪椅的相對位姿情況,把智能輪椅劃分成了三種狀態(tài):直接可逃逸、間接可逃逸及不可逃逸。輪椅可逃逸狀態(tài)時,采用跟蹤靜態(tài)路徑行為;處于間接可逃逸狀態(tài)時采用改進的粒子群算法進行避障;處于不可逃逸時,采用分區(qū)域運行模式。
  仿真實驗表明,智能輪椅在靜態(tài)環(huán)境中,采用粒子群搜索算法得到的路徑,其長度

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