移動(dòng)機(jī)器人局部路徑規(guī)劃的人工力矩方法.pdf

1、智能移動(dòng)機(jī)器人的局部路徑規(guī)劃問(wèn)題是機(jī)器人學(xué)中一個(gè)基本和富有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。對(duì)于該問(wèn)題，現(xiàn)有解決方法的性能幾乎都難以令人滿(mǎn)意。多機(jī)器人隊(duì)形控制的人工力矩方法由于使用了一種特殊的個(gè)體機(jī)器人模型，即每個(gè)機(jī)器人上都有一條基本運(yùn)動(dòng)方向線（Principal Motion Direction line，PMDline），從而在移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方面顯示出了特有的優(yōu)勢(shì)。本文分別針對(duì)個(gè)體與多機(jī)器人的局部路徑規(guī)劃問(wèn)題將現(xiàn)有的人工力矩方法進(jìn)行了如下推廣與擴(kuò)

2、展。
　　首先針對(duì)個(gè)體機(jī)器人的局部路徑規(guī)劃問(wèn)題提出了連接功能線段的概念并給出了N型和B型連接功能線段的設(shè)置規(guī)則，以防止機(jī)器人進(jìn)入過(guò)分狹窄的區(qū)域和減少知識(shí)障礙墻條數(shù)以降低計(jì)算負(fù)擔(dān)。提出了基于吸引線段計(jì)算吸引點(diǎn)的思想并給出了計(jì)算新吸引線段的三個(gè)條件。給出了基于單側(cè)與閉合切點(diǎn)計(jì)算新吸引線段的方法。設(shè)計(jì)了吸引矩、排斥矩和一個(gè)人工力矩運(yùn)動(dòng)控制器。得到了一種新的個(gè)體機(jī)器人局部路徑規(guī)劃方法:切點(diǎn)式人工力矩方法并給出了其一般步驟。
　　然后

3、，針對(duì)切點(diǎn)式人工力矩方法在一些復(fù)雜情況下計(jì)算量過(guò)大、難以保證性能與收斂的缺點(diǎn)提出了一種基于關(guān)鍵障礙功能線段集計(jì)算新吸引線段的方法。給出了關(guān)鍵障礙功能線段集的計(jì)算方法和新的B型連接功能線段的設(shè)置規(guī)則。得到了一種新的常能在復(fù)雜環(huán)境下取得更好效果的個(gè)體機(jī)器人局部路徑規(guī)劃方法:障礙功能線段式人工力矩方法并給出了其一般步驟。
　　最后針對(duì)多機(jī)器人的局部路徑規(guī)劃問(wèn)題，將障礙功能線段式人工力矩方法中吸引線段的計(jì)算和連接功能線段的設(shè)置等方法推廣到

4、了多機(jī)器人領(lǐng)域。提出了基于吸引角確定機(jī)器人PMDline方向的思想。給出了吸引角的計(jì)算和在機(jī)器人靠近其目標(biāo)點(diǎn)時(shí)吸引點(diǎn)的改進(jìn)方法。提出了協(xié)調(diào)矩的概念以化解機(jī)器人間的沖突。設(shè)計(jì)了用于多機(jī)器人路徑規(guī)劃的吸引矩、排斥矩、協(xié)調(diào)矩和人工力矩運(yùn)動(dòng)控制器，從而得到了一種多機(jī)器人局部路徑規(guī)劃的人工力矩方法。
　　文中還對(duì)提出的多種人工力矩方法的相關(guān)性能，如目標(biāo)的全局可達(dá)性、系統(tǒng)的安全性等作了比較深入的分析，給出了多個(gè)相關(guān)定理及證明。大量的仿真結(jié)果表