智能空間中的智能輪椅動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、為了幫助行動(dòng)不便的老年人或殘障人能自由自主的行動(dòng),為他們提供性能優(yōu)越且智能化程度高的代步工具顯得急需而迫切,具有這類功能的智能輪椅便被提了出來。本論文擬在以人工標(biāo)簽、攝像機(jī)為主要傳感器構(gòu)建的智能空間中,針對(duì)在較為擁擠、目標(biāo)混雜、且動(dòng)態(tài)性較高的家庭室內(nèi)環(huán)境中,使智能輪椅能實(shí)現(xiàn)更加快捷、準(zhǔn)確、安全、舒適的從起點(diǎn)面向目標(biāo)的工作任務(wù)。故本文開展了智能空間中智能輪椅路徑規(guī)劃的相關(guān)研究,從如下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究與探討:
　　首先,介紹了智能輪

2、椅項(xiàng)目、智能空間技術(shù)及路徑規(guī)劃技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并詳細(xì)對(duì)路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了概述與分析總結(jié)。
　　其次,對(duì)智能輪椅的功能需求從心理及生理角度進(jìn)行了深層次的分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)與智能輪椅路徑規(guī)劃相關(guān)的模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括智能輪椅機(jī)構(gòu)本體、運(yùn)動(dòng)控制模式及智能空間的應(yīng)用設(shè)計(jì),智能空間主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境的全面感知。分析了家庭室內(nèi)環(huán)境的特征,針對(duì)其環(huán)境特點(diǎn)對(duì)室內(nèi)多個(gè)房間及單個(gè)房間采用自由空間法來建模,并完成對(duì)靜態(tài)環(huán)境地圖及動(dòng)

3、態(tài)環(huán)境地圖的構(gòu)建。
　　最后,提出了一種新的路徑規(guī)劃方案,主要致力于解決智能輪椅在家庭室內(nèi)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃劃分為兩個(gè)層次:第一層是靜態(tài)路徑規(guī)劃,該層的主要任務(wù)是在靜態(tài)全局環(huán)境中為智能輪椅規(guī)劃出一條滿足優(yōu)化條件的靜態(tài)路徑。在構(gòu)建的靜態(tài)地圖上采用了粒子群算法進(jìn)行路徑優(yōu)化搜索,并與其它兩種搜索算法蟻群算法及遺傳算法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,得出粒子群搜索算法在實(shí)時(shí)性、優(yōu)化結(jié)果方面有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。第二層是動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃,根據(jù)

4、智能空間探測(cè)到的動(dòng)態(tài)障礙物相關(guān)信息,規(guī)劃出智能輪椅行進(jìn)的路徑,該動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方法采用跟蹤靜態(tài)路徑、避碰、導(dǎo)向目標(biāo)三種行為策略。并根據(jù)動(dòng)態(tài)障礙物與智能輪椅的相對(duì)位姿情況,把智能輪椅劃分成了三種狀態(tài):直接可逃逸、間接可逃逸及不可逃逸。輪椅可逃逸狀態(tài)時(shí),采用跟蹤靜態(tài)路徑行為;處于間接可逃逸狀態(tài)時(shí)采用改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行避障;處于不可逃逸時(shí),采用分區(qū)域運(yùn)行模式。
　　仿真實(shí)驗(yàn)表明,智能輪椅在靜態(tài)環(huán)境中,采用粒子群搜索算法得到的路徑,其長度