未知環(huán)境下自主移動機(jī)器人避障研究.pdf

1、未知環(huán)境下自主移動機(jī)器人避障研究是移動機(jī)器人研究領(lǐng)域的核心內(nèi)容之一,它的主要任務(wù)是在一個外部環(huán)境未知的情況下,機(jī)器人自主完成從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑選擇,且該過程中要求機(jī)器人完成靜、動障礙物的避障,保障選擇的路徑具有安全性、優(yōu)化性。本課題的研究,搭建了4WD移動機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺,并以該平臺為依托,對未知環(huán)境下自主移動機(jī)器人的避障算法展開了深入的研究。
　　課題首先對滾動窗口避障算法進(jìn)行了深入的研究和改進(jìn),提出了G-滾動窗口避障算法,該

2、算法采用極坐標(biāo)矢量法進(jìn)行障礙物檢測與外部環(huán)境建模,采用矢量疏密模態(tài)法對滾動窗口進(jìn)行優(yōu)化,該方法的應(yīng)用大大減少了機(jī)器人的信處理量,同時該算法還采用距離比對-矢量重合法解決局部極小值問題,仿真結(jié)果表明該方法很好地解決了邊界跟隨終止點(diǎn)問題,優(yōu)化了局部極小值情況的逃逸路徑,與傳統(tǒng)的滾動窗口避障算法相比,改進(jìn)后的算法使機(jī)器人環(huán)境建模更加準(zhǔn)確,機(jī)器人自主選擇的路徑更加優(yōu)化,且實(shí)時性更強(qiáng)。
　　其次,本研究搭建了4WD移動機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺,該平臺

3、由能源層、驅(qū)動層、傳感器層和PC主控層組成。實(shí)驗(yàn)平臺綜合運(yùn)用超聲波測距傳感器、紅外測距傳感器,采用多傳感器信息融合技術(shù)建立外部環(huán)境模型,利用電子羅盤傳感器進(jìn)行實(shí)時導(dǎo)航控制,通過編碼器結(jié)合電子羅盤進(jìn)行機(jī)器人的位姿調(diào)整與全局定位。
　　最后,在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了移動機(jī)器人自主避障仿真試驗(yàn),選取了靜態(tài)、動態(tài)環(huán)境等具有代表性的環(huán)境地圖,對所提出的G-滾動窗口避障算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,并運(yùn)用4WD移動機(jī)器人試驗(yàn)平臺進(jìn)行了真實(shí)未知環(huán)境下機(jī)