機(jī)器人路徑規(guī)劃中多信息融合技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)器人路徑規(guī)劃是機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的一個首要任務(wù),這個任務(wù)能否順利執(zhí)行與機(jī)器人能否正確地融合其多個傳感器采集到的關(guān)于環(huán)境各個方面的信息是密切相關(guān)的.以移動機(jī)器人為重點(diǎn)研究對象,本文對這種密切的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的研究.首先,為移動機(jī)器人的工作環(huán)境建立了一個基丁多邊形法的原始配置空間模型.該模型較其他的機(jī)器人環(huán)境模型如柵格模型有著精度高的優(yōu)點(diǎn),而且該模型有非常成熟的兒何理論做基礎(chǔ),其可靠性有著嚴(yán)格的保證.環(huán)境中障礙物的形狀復(fù)雜多樣,分布沒有規(guī)律性

2、,這就要求在原始的配置空間中進(jìn)行路徑規(guī)劃時,需要同時考慮障礙物的大小、形狀以及兩個障礙物和多個障礙物之間的最小距離,并將這些距離值與機(jī)器人的線徑進(jìn)行比較,以決定機(jī)器人的下一步該如何行走.顯然,這涉及到大量的定量運(yùn)算,計(jì)算負(fù)荷較大.為此,本文提出了虛擬配置空間模型,給出了隨機(jī)生成虛擬配置空間的算法、流程和程序代碼.針對目前大多數(shù)移動機(jī)器人是圓形這一事實(shí),本文提出了光滑虛擬配置空間模型這一概念以及隨機(jī)生成光滑虛擬空間的算法、流程以及程序代碼

3、.在光滑虛擬空間中求解圓形移動機(jī)器人的無碰路徑規(guī)劃問題時,機(jī)器人完全可以當(dāng)作一個質(zhì)點(diǎn)來處理.其次,運(yùn)用基于卡爾曼濾波的信息融合準(zhǔn)則,結(jié)合backstepping積分思想和機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)方程,給出了機(jī)器人跟蹤任意給定軌跡的算法以及基于本文所構(gòu)造的兩個機(jī)器人仿真平臺的軟件實(shí)現(xiàn).仿真結(jié)果表明,機(jī)器人能夠跟蹤給定的期望軌跡,而且?guī)畔⑷诤系母櫵惴ㄒ獌?yōu)于沒有信息融合的跟蹤算法.最后,基于機(jī)器人工作環(huán)境的先驗(yàn)信息,本文提出了兩種搜索全局最佳路徑的