基于免疫遺傳的機(jī)器人路徑規(guī)劃【開題報告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)設(shè)計】

1、1畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電氣工程與自動化電氣工程與自動化基于免疫遺傳的機(jī)器人路徑規(guī)劃基于免疫遺傳的機(jī)器人路徑規(guī)劃一、選題的背景與意義機(jī)器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的的綜合復(fù)雜系統(tǒng)。它集中了計算機(jī)工程、機(jī)械工程、人工智能、控制論以及仿生學(xué)等多學(xué)科的科研成果，代表著機(jī)電一體化的最高成就，同樣也是20世紀(jì)自動控制最具有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動化。自從1959年，機(jī)器人之父約瑟夫?恩格

2、爾伯格推出第一款機(jī)器人以來，出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人，機(jī)器人性能也不斷的在完善，它們在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航天以及空間探測等許多領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用。先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展代表著一個國家的綜合科技實力和水平，目前許多發(fā)達(dá)國家，甚至一些發(fā)展中國家都已將機(jī)器人技術(shù)列為二十一世紀(jì)高新技術(shù)發(fā)展計劃。移動機(jī)器人是一種具有自規(guī)劃、自組織和自適應(yīng)能力并能夠在復(fù)雜環(huán)境下正常完成所要求工作的機(jī)器人。導(dǎo)航技術(shù)是反映移動式機(jī)器人自主能力的關(guān)鍵問題之一，也是其實現(xiàn)真正

3、智能化和完全自主移動的關(guān)鍵技術(shù)。實質(zhì)上我們可將導(dǎo)航問題描述為這樣三個問題：“我現(xiàn)在在哪里”、“我要去哪里”以及“應(yīng)該用什么方法去我想去的地方”。而這三個問題可由兩級規(guī)劃完成，即局部規(guī)劃和全局規(guī)劃。其中第一個和第三個問題，即機(jī)器人目標(biāo)制導(dǎo)和路徑跟蹤問題，可由局部規(guī)劃解決。第二個問題，即將全局大任務(wù)分解成局部子任務(wù)，通過不斷完成這些子任務(wù)最終達(dá)到全局目標(biāo)的問題，可由全局規(guī)劃完成。全局規(guī)劃一般是建立在已知環(huán)境信息的基礎(chǔ)上，適應(yīng)范圍相當(dāng)有限；局

4、部規(guī)劃能適應(yīng)于不確定環(huán)境的情況，但其對規(guī)劃系統(tǒng)的品質(zhì)要求較高并且具有有時反應(yīng)不及時的缺點。通過上述描述可知，機(jī)器人路徑規(guī)劃是機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)中不可或缺的重要組成部分，它要求機(jī)器人根據(jù)給予的指令及周圍環(huán)境信息在滿足某個或某些性能指標(biāo)（如距離、時間、能量、工作代價等）條件下，自主選定一條從起始點到達(dá)任務(wù)目標(biāo)點的無碰障最優(yōu)或次路徑。它是移動機(jī)器人完成任務(wù)的安全保障。傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法在解決機(jī)器人路徑規(guī)劃問題時缺乏自適應(yīng)性和魯棒性，計算量大且復(fù)雜

5、，很難得到最優(yōu)路徑。遺傳算法由于其并行隨機(jī)搜索的特點，在解決路徑規(guī)劃問題3對傳感器噪聲非常敏感，只適于高度的結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。拓?fù)浞ㄔ谇懊嫖覀兙驼f過，當(dāng)障礙物增加時，實時更新及其困難。而柵格法建立的模型以為計算機(jī)存儲、操作、顯示與維護(hù)，并且易于擴(kuò)充、修改，直觀性強(qiáng)，特別是易與遙感影像的聯(lián)合處理。鑒于此，本人將使用柵格法建立環(huán)境地圖。在使用柵格法創(chuàng)建地圖時，需要做以下幾個假設(shè)：(1)機(jī)器人的運動是在二維空間中；(2)用尺寸相同的柵格對工作環(huán)境

6、進(jìn)行劃分。若柵格包含有障礙物，則稱為障礙柵格，并用數(shù)字“1”標(biāo)示；否則，稱之為自由柵格，并用數(shù)字“0”標(biāo)示；(3)由于環(huán)境是靜態(tài)的，所以機(jī)器人在運動過程中障礙物的大小和位置都是不變的。在大多數(shù)文獻(xiàn)中，對柵格進(jìn)行標(biāo)識時要么使用直角坐標(biāo)法，要么使用序號法。而此處，將會使用兩者結(jié)合一起來標(biāo)識。因為相比坐標(biāo)法，序號法占有的內(nèi)存很少，便于在遺傳操作中使用。另一方面，直角坐標(biāo)法在描述柵格之間的相對位置，計算路徑長度及檢驗路徑可行性方面有著巨大的優(yōu)勢