水面移動(dòng)機(jī)器人軌跡規(guī)劃與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、水面移動(dòng)機(jī)器人在水質(zhì)監(jiān)測(cè)、海洋防護(hù)以及反恐海戰(zhàn)等方面具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。與陸地移動(dòng)機(jī)器人相比，水面移動(dòng)機(jī)器人具有欠驅(qū)動(dòng)、非完整特性，同時(shí)水面環(huán)境存在大量不確定的干擾因素，使水面移動(dòng)機(jī)器人很難實(shí)現(xiàn)完全自主運(yùn)行。機(jī)器人路徑的優(yōu)化產(chǎn)生方法，即軌跡規(guī)劃問(wèn)題，是導(dǎo)航技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)和組成部分。因此，本文主要的工作在于：研究在全局環(huán)境未知情況下，如何利用局部可探測(cè)信息，搜尋一條“最優(yōu)”的可行性路徑；構(gòu)建水面移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，部分

2、驗(yàn)證所研究方法。
　　首先，對(duì)水面移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)及其自主控制方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的綜述。
　　其次，研究了水面移動(dòng)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃問(wèn)題，提出了一種新的軌跡規(guī)劃方法，該方法能夠在進(jìn)行規(guī)劃的同時(shí)充分考慮控制實(shí)現(xiàn)所需要付出的代價(jià)。其中，可視窗口將全局未知環(huán)境分割為若干個(gè)已知區(qū)域，并將目標(biāo)終點(diǎn)映射在可視域中；而對(duì)于控制代價(jià)的量化則借鑒預(yù)測(cè)控制滾動(dòng)優(yōu)化原理。該方法將軌跡優(yōu)化機(jī)制和反饋控制機(jī)制有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)，克服了模型不精確

3、及環(huán)境干擾對(duì)規(guī)劃造成的影響，使整個(gè)算法具有較強(qiáng)的靈活性及適應(yīng)性。
　　最后，以“氣動(dòng)”式有人駕駛快艇為基本平臺(tái)進(jìn)行無(wú)人化改造，構(gòu)建其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等，開(kāi)發(fā)出了具有自主功能的水面移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了地面監(jiān)控系統(tǒng)的研制：提出地面操控系統(tǒng)軟件監(jiān)控平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案；開(kāi)發(fā)了基于圖形化編程語(yǔ)言Labview的、具有模塊化結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了其與水面移動(dòng)機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)收發(fā)、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。針對(duì)該系