三維空間移動機器人路徑規(guī)劃技術(shù)的研究.pdf

1、在機器人智能控制的研究中，路徑規(guī)劃是實現(xiàn)移動機器人自主導航研究的重要環(huán)節(jié)之一，也是當今國內(nèi)學者研究的重點。為了提高三維空間移動機器人的自主導航能力，本文在充分調(diào)研輪式移動機器人和空間旋翼機器人路徑規(guī)劃技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎上，對其路徑規(guī)劃技術(shù)展開了深入的研究。主要研究內(nèi)容包含以下幾個方面:
　　首先，分別建立了輪式移動機器人和空間旋翼機器人的運動學模型和動力學模型，并根據(jù)輪式移動機器人的運動學模型，空間旋翼機器人的動力學模

2、型以及路徑規(guī)劃任務的需求，建立了輪式移動機器人姿態(tài)變換的控制模型及空間旋翼機器人達點運動的控制模型。
　　其次，考慮到三維空間移動機器人全局路徑規(guī)劃的需求，先在二維的柵格環(huán)境下，采用A*算法和B樣條曲線技術(shù)為輪式移動機器人構(gòu)建了滿足其運動學約束的全局路徑規(guī)劃模型。再在滿足空間旋翼機器人動力學約束的基礎上，將A*算法改進并應用在三維空間并建立空間旋翼機器人的全局路徑規(guī)劃模型。
　　之后，考慮到三維空間移動機器人在動態(tài)環(huán)境下的路

3、徑規(guī)劃需求，先將動態(tài)障礙物在避障環(huán)境中的運動情況考慮到RRT路徑規(guī)劃算法之中，提出了基于目標的動態(tài)RRT算法。然后考慮了輪式移動機器人的運動學約束，改進了所提出的RRT算法的節(jié)點擴展方式并建立了基于此算法的輪式移動機器人的動態(tài)路徑規(guī)劃模型。最后根據(jù)空間旋翼機器人的特性，將算法進一步擴展應用到三維空間，并建立了空間旋翼機器人的動態(tài)路徑規(guī)劃模型。
　　最后，利用MATLAB GUI開發(fā)環(huán)境，按照環(huán)境建模模塊，規(guī)劃途徑和算法選擇模塊，算