移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展受到了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。作為一種集環(huán)境識(shí)別、路徑規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)控制為一體的高智能系統(tǒng)，它具有重要的科研價(jià)值與商業(yè)價(jià)值并將顯著提升人類的工作生活效率，影響人類的生活方式。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人而言，其自主導(dǎo)航過程主要包括機(jī)器人自身定位、追蹤其他物體、路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制等關(guān)鍵問題，本文在明確了以上研究問題之后，分別針對(duì)這些領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究:
　　首先，針對(duì)機(jī)器人的定位問題，本課題

2、研究了一種常用的機(jī)器人定位技術(shù)，蒙特卡羅方法，在該技術(shù)的理論基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析并闡述了基于蒙特卡羅方法的機(jī)器人定位的兩個(gè)階段:測(cè)量更新和運(yùn)動(dòng)更新，并給出了完整的機(jī)器人定位過程;
　　其次，針對(duì)機(jī)器人追蹤其他運(yùn)動(dòng)物體的問題，本文著重研究了兩種重要的濾波器:卡爾曼濾波器和粒子濾波器，并給出了這兩種濾波器詳細(xì)的工作流程并公式推導(dǎo)，和粒子濾波器中的重要過程之一重采樣階段的一種有效的重采樣算法;
　　再次，針對(duì)機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題，本課

3、題研究了常用的等代價(jià)搜索算法，然后根據(jù)其不足之處，將其改進(jìn)為效率更高的A*算法，并對(duì)比了兩種算法;此外，為適應(yīng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中復(fù)雜的情況，本文引進(jìn)了動(dòng)態(tài)規(guī)劃技術(shù)解決多起點(diǎn)的機(jī)器人路徑規(guī)劃問題;最后，利用梯度下降法對(duì)獲得的路徑進(jìn)行平滑處理;
　　最后，針對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制問題，本研究采用了控制論中的PID控制器并將其應(yīng)用到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中。其中P控制器主要用來解決機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡偏移的問題，D控制器用以解決P控制器可能導(dǎo)致的機(jī)器人運(yùn)

4、動(dòng)到軌道另一側(cè)的問題，而I控制器主要用于減少機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)誤差值;三種控制器的結(jié)合使用，可以將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)誤差控制在很小的范圍內(nèi);此外，本文給出了一種旋轉(zhuǎn)迭代算法來獲得PID控制器最優(yōu)參數(shù)組合;
　　在以上研究的基礎(chǔ)上，本文選用了Python語言及其運(yùn)行環(huán)境模擬了機(jī)器人的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了以上技術(shù)，并給出了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析;實(shí)踐證明，以上技術(shù)可以很好的解決移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航過程中幾個(gè)重要問題。因此，針對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)的研究