遙自主移動機(jī)器人運動規(guī)劃與控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來，移動機(jī)器人己成為機(jī)器人技術(shù)中一個十分活躍的研究領(lǐng)域，其智能化程度不斷得到提高，自主能力也越來越強(qiáng)。然而很多應(yīng)用領(lǐng)域中，在目前的相關(guān)支撐技術(shù)水平下，移動機(jī)器人還很難具備完全自主的能力，在許多情況下還需要人的參與和協(xié)助。為此，在提高機(jī)器人智能水平的同時，再把遙操作技術(shù)與自主機(jī)器人系統(tǒng)相結(jié)合，創(chuàng)建一個可以綜合集成人的智能和機(jī)器人智能為特征的遙自主系統(tǒng)，對增強(qiáng)機(jī)器人的適應(yīng)性和完成操作任務(wù)的能力、拓寬機(jī)器人的應(yīng)用范圍具有十分重要的意義。本

2、文對面向?qū)嶋H應(yīng)用的遙自主移動機(jī)器人的運動規(guī)劃與控制相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　 首先，對遙自主移動機(jī)器人的控制體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和探討，設(shè)計了一種基于人機(jī)協(xié)同的三層遞階式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)采用了慎思與反應(yīng)相結(jié)合的控制策略，并與遙操作系統(tǒng)中的上層一監(jiān)控協(xié)助層相結(jié)合，通過遙操作系統(tǒng)的人機(jī)交互和人機(jī)協(xié)同機(jī)制，操作人員可以參與到機(jī)器人的控制過程中去，實現(xiàn)人的智能和機(jī)器人智能的融合。
　　 其次，把智能移動機(jī)器人和全景視覺相結(jié)合，設(shè)

3、計了基于全景視覺遠(yuǎn)程現(xiàn)實的移動機(jī)器人遙操作系統(tǒng)。在遠(yuǎn)程現(xiàn)實的界面圖像穩(wěn)定中，建立了一種快速、魯棒的圖像運動估計和補償方法；把增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到基于遠(yuǎn)程現(xiàn)實的遙操作中，以提高人機(jī)交互能力和克服通訊時延的影響。
　　 再次，針對未知環(huán)境下遙自主移動機(jī)器人的實時運動規(guī)劃問題，在局部環(huán)境建模的基礎(chǔ)上提出了一種人機(jī)協(xié)同的運動規(guī)劃與控制方法。該方法把軌跡規(guī)劃和跟蹤控制合并在一起，設(shè)計了速度控制律；采用動態(tài)自適應(yīng)規(guī)劃窗口，克服了固定窗口過小或

4、過大時對環(huán)境適應(yīng)性差的缺點；針對滾動窗口法在復(fù)雜環(huán)境中容易陷人死鎖或振蕩的缺點，設(shè)計了有效的沿墻行走行為。仿真結(jié)果表明，該方法具有很好的環(huán)境適應(yīng)性和避障能力，獲得了較好的安全性和可達(dá)性，但是對運動障礙物的動態(tài)避碰不夠理想。為此，針對機(jī)器人的動態(tài)避碰問題，采用速度障礙法的思想，并制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施，在速度變化空間中，基于行為動力學(xué)原理和多步可達(dá)動態(tài)窗口，設(shè)計了新的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行機(jī)器人的動態(tài)避碰規(guī)劃。通過仿真實驗，驗證了上述方法的可行