機(jī)器人巡檢方案設(shè)計(jì)及路徑規(guī)化模型.pdf

1、本文從實(shí)際問題出發(fā)，針對巡檢機(jī)器人中的最快行駛、安全避障、最優(yōu)路徑規(guī)劃三個(gè)問題分別建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了一整套運(yùn)行方案： 首先，為使巡檢機(jī)器人能在無人控制的狀態(tài)下完成巡檢工作，會在巡檢路線上設(shè)置若干檢測點(diǎn)，以便機(jī)器人識別并校正行進(jìn)路線。也就是說機(jī)器人的行進(jìn)路線被這些點(diǎn)分成若干段，需要對機(jī)器人在每一小段上的行進(jìn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文綜合考慮了省時(shí)、節(jié)能兩個(gè)重要因素，建立了巡檢機(jī)器人行進(jìn)模型，求得了不同距離間隔的檢測點(diǎn)間機(jī)器人直道行進(jìn)方案

2、，并且化曲為直，將彎道等效成直道,同理求得了機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎方案。通過該行進(jìn)模型，給出了一般情況下的兩巡檢點(diǎn)間直道距離S<,i>與巡檢時(shí)間t、巡檢功耗W的關(guān)系： 其次，在巡檢機(jī)器人能夠按照設(shè)定獨(dú)立巡檢之后，安全避障問題能否解決直接關(guān)系到前一方案能否實(shí)行。由于巡檢機(jī)器人無人控制，它只能依靠自身攜帶的激光傳感器、聲波傳感器等保障行進(jìn)的安全性。本文利用機(jī)器人攜帶的最普遍的激光傳感器，為其建立了靜止障礙檢測模型和運(yùn)動障礙檢測模型，可以及時(shí)的

3、計(jì)算出障礙物的位置、體積，并據(jù)此為巡檢機(jī)器人的行進(jìn)設(shè)計(jì)了合理的安全避障方案： 1．對于靜止在機(jī)器人直道行進(jìn)路線上的障礙，使用直道靜止繞障方案。 2．對于靜止在機(jī)器人彎道行進(jìn)路線上的障礙，使用彎道靜止繞障方案。 3．對于在機(jī)器人直道行進(jìn)路線上運(yùn)動的障礙，使用直道運(yùn)動繞障方案。 4．對于在機(jī)器人彎道行進(jìn)路線上運(yùn)動的障礙，使用彎道運(yùn)動避障方案。 然后，本文對實(shí)際環(huán)境諸如天氣、路況等可能出現(xiàn)的不同情況進(jìn)行

4、分析，以確保行進(jìn)、避障方案的可行性。就此，巡檢機(jī)器人已經(jīng)可以在無人控制的狀態(tài)下對設(shè)定的路線和檢測點(diǎn)進(jìn)行巡檢。然而，對于較為復(fù)雜的巡檢地圖，還需要對其巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃。 讓巡檢機(jī)器人走最短路徑巡檢所有檢測點(diǎn)并回到初始位置，這應(yīng)該是一個(gè)典型的貨郎擔(dān)問題。然而由于該巡檢機(jī)器人的一個(gè)特殊性質(zhì)一一無法原地轉(zhuǎn)身，但可以重復(fù)經(jīng)過某節(jié)點(diǎn)，使該問題成為一個(gè)類貨郎擔(dān)問題，不能用常用方法解決。加之需要設(shè)計(jì)的復(fù)雜巡檢地圖有17個(gè)巡檢點(diǎn)之多，更是加大了問