基于改進(jìn)蟻群算法的搜救機(jī)器人路徑規(guī)劃.pdf

1、近年來(lái)多發(fā)的地震，火災(zāi)等破壞性災(zāi)難引起了人們的高度重視。對(duì)于這種人為實(shí)施營(yíng)救困難的現(xiàn)場(chǎng)，美國(guó)，日本，中國(guó)等國(guó)家紛紛將機(jī)器人技術(shù)，災(zāi)難學(xué)，多方搜救技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，研制出專門進(jìn)行災(zāi)難搜索和營(yíng)救的機(jī)器人。災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)是一個(gè)復(fù)雜，危險(xiǎn)的未知環(huán)境，如何在這種環(huán)境下能夠快速搜索到幸存者并進(jìn)行營(yíng)救提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。本文研究了針對(duì)災(zāi)難環(huán)境的搜救機(jī)器人路徑規(guī)劃相關(guān)技術(shù)問題。機(jī)器人路徑規(guī)劃是機(jī)器人搜索和營(yíng)救領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究課題，指的是在復(fù)雜的環(huán)境中，

2、按照一定的性能指標(biāo)，尋找一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)或次優(yōu)路徑，要求機(jī)器人在行走過程中不能碰撞障礙物。
　　 為了將搜索環(huán)境的物理地圖信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能處理的抽象空間，研究了環(huán)境空間模型的構(gòu)建，分析比較了目前成熟的環(huán)境模型構(gòu)建方法，確定了柵格法作為環(huán)境模型構(gòu)造的方法。針對(duì)環(huán)境的數(shù)學(xué)矩陣表示和面向?qū)ο蟮臇鸥駡D像表示兩種形式，探討了兩者之間的聯(lián)系，并運(yùn)用MATLAB進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；在柵格之間優(yōu)越性的基礎(chǔ)上，引出圖論思想，對(duì)柵格間距離進(jìn)行了鄰

3、接矩陣的實(shí)現(xiàn)。最后對(duì)柵格中可能出現(xiàn)的孤立柵格提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略。
　　 路徑尋優(yōu)算法是路徑規(guī)劃的最重要因素，本文探討了蟻群算法的相關(guān)技術(shù)理論，研究分析了基本蟻群算法在路徑規(guī)劃問題上的缺陷，對(duì)其提出了填補(bǔ)和目標(biāo)吸引等改進(jìn)策略。針對(duì)災(zāi)難搜救環(huán)境信息的未知性，研究了滾動(dòng)窗口策略，用滾動(dòng)窗口來(lái)獲取窗口范圍內(nèi)的局部環(huán)境信息。通過啟發(fā)式搜索得到窗口內(nèi)的局部子目標(biāo)，將全局路徑優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成多段局部路徑尋優(yōu)滾動(dòng)完成。之后研究了將滾動(dòng)窗口策略與