智能水下機器人路徑規(guī)劃方法研究與改進.pdf

1、進入21世紀以來，在陸地資源日益匱乏的背景下，許多國家加快了邁向海洋的步伐，人類越發(fā)重視對海洋資源的研究、開發(fā)和利用，各個海洋技術大國掀起了水下設備研制開發(fā)的熱潮并把智能水下機器人作為熱點研究領域。智能水下機器人技術作為機器人學領域里的一個重要分支，有十分廣闊的使用前景和應用價值。近幾年，AUV的研發(fā)水平發(fā)展迅速，已經應用于海洋科考、商業(yè)領域和軍事領域，并且起到越來越重要的作用。
　　 為了應對復雜多變的海洋環(huán)境，智能水下機器人

2、必須具有安全性和自主性。自主性體現(xiàn)在AUV和水下環(huán)境交互的能力，而實時控制與自主運動規(guī)劃是交互能力的重要方面之一。確保AUV安全性和自主性的核心技術是智能控制技術，包括自主規(guī)劃、控制與狀態(tài)監(jiān)控。機器人技術是一項多門科學互相交融的高新技術，為了提升智能水下機器人的智能水平和推進其投入實際應用的進程，需要對AUV的自主規(guī)劃、信息融合、人工智能、自主監(jiān)控技術進行深入有效地研究。
　　 首先，本文分析了國內和國外智能水下移動機器人的研究

3、現(xiàn)狀和發(fā)展前景，并且對移動機器人的路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀進行了介紹，梳理了路徑規(guī)劃的各種方法，分析了不同路徑規(guī)劃方法的優(yōu)缺點，為深入研究路徑規(guī)劃并應用其解決實際問題作了準備。
　　 然后，分析討論了各種典型搜索算法的特點，提出了一種基于禁忌搜索的全局路徑規(guī)劃方法。在構建的路徑任務重要性分層模型的解空間結構內，通過啟發(fā)式策略，采用多重禁忌列表的方式避免重復搜索過程，在有效的資源條件下獲取一條更加滿意的規(guī)劃路徑。該方法規(guī)則多樣，適應性強，

4、能滿足不同搜索規(guī)則的要求，能高效率的完成水下機器人的全局路徑規(guī)劃。
　　 最后，在詳細分析人工勢場法特性的基礎上，討論了引力函數(shù)和斥力函數(shù)可能導致的路徑規(guī)劃缺陷，提出了一種改進的方法。該方法將水下機器人聲納采集信信息用于路徑發(fā)現(xiàn)和障礙物碰撞避免，采用全新的環(huán)境信息描述和目標信息描述方法，通過動態(tài)調整引力函數(shù)和斥力函數(shù)的舉措，及時調整水下機器人的行駛方向，成功解決了傳統(tǒng)方法存在的目標不可達和局部最優(yōu)問題，提升了機器人的躲避障礙物能