自主移動機(jī)器人路徑規(guī)劃與運動控制的研究與實現(xiàn).pdf

1、移動機(jī)器人技術(shù)是一項具有重大應(yīng)用前景的前沿技術(shù),從人類科學(xué)的高、精、尖領(lǐng)域到生產(chǎn)和日常生活方面都已體現(xiàn)出對移動機(jī)器人的需求。由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)正朝著高效和高柔性的方向發(fā)展,所以工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)哂懈咧悄芤苿訖C(jī)器人的需求顯得尤為迫切。 自主路徑規(guī)劃和運動控制技術(shù)是移動機(jī)器人研究中的關(guān)鍵技術(shù)。研究表明,針對復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境,采用單一的方法來解決移動機(jī)器人路徑規(guī)劃問題往往得不到理想的結(jié)果,而將兩種及以上的方法相結(jié)合來解決此類問題可以取得良好

2、的效果。在這種思想的指導(dǎo)下,本文將行為動力學(xué)的方法和滾動窗口路徑規(guī)劃算法結(jié)合起來,提出了一種基于行為動力學(xué)的滾動窗口路徑規(guī)劃方法,并將其應(yīng)用到動態(tài)不確定環(huán)境下移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題中,最后通過計算機(jī)仿真和實驗驗證了該方法的有效性。本文的主要工作如下： (1)提出一種基于行為動力學(xué)的滾動窗口路徑規(guī)劃方法來解決未知動態(tài)環(huán)境下的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃問題。該規(guī)劃方法在針對局部環(huán)境進(jìn)行實時路徑規(guī)劃的同時兼顧了全局目標(biāo)這一全局信息,在局部規(guī)

3、劃中體現(xiàn)了全局優(yōu)化,同時導(dǎo)航行為動力學(xué)模型使得路徑規(guī)劃具有良好的連續(xù)性。 (2)針對局部規(guī)劃窗口中的多個障礙物,提出一種多障礙物虛擬合成方法,將多個障礙物合成得到一個虛擬障礙物。這種方法減小了障礙物處理的計算量,便于避障行為動力學(xué)模型中相關(guān)參數(shù)的選擇和計算,同時也比較符合實際情況。 (3)針對局部規(guī)劃窗口中的動態(tài)障礙物,提出一種動態(tài)障礙物的“靜化”處理方法,經(jīng)過“靜化”處理后的,先前的動態(tài)障礙物被短時看作一個體積較大的靜