自主移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)控制的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)具有重大應(yīng)用前景的前沿技術(shù),從人類科學(xué)的高、精、尖領(lǐng)域到生產(chǎn)和日常生活方面都已體現(xiàn)出對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的需求。由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)正朝著高效和高柔性的方向發(fā)展,所以工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)哂懈咧悄芤苿?dòng)機(jī)器人的需求顯得尤為迫切。 自主路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是移動(dòng)機(jī)器人研究中的關(guān)鍵技術(shù)。研究表明,針對(duì)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境,采用單一的方法來(lái)解決移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題往往得不到理想的結(jié)果,而將兩種及以上的方法相結(jié)合來(lái)解決此類問(wèn)題可以取得良好

2、的效果。在這種思想的指導(dǎo)下,本文將行為動(dòng)力學(xué)的方法和滾動(dòng)窗口路徑規(guī)劃算法結(jié)合起來(lái),提出了一種基于行為動(dòng)力學(xué)的滾動(dòng)窗口路徑規(guī)劃方法,并將其應(yīng)用到動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃問(wèn)題中,最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。本文的主要工作如下： (1)提出一種基于行為動(dòng)力學(xué)的滾動(dòng)窗口路徑規(guī)劃方法來(lái)解決未知?jiǎng)討B(tài)環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題。該規(guī)劃方法在針對(duì)局部環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃的同時(shí)兼顧了全局目標(biāo)這一全局信息,在局部規(guī)

3、劃中體現(xiàn)了全局優(yōu)化,同時(shí)導(dǎo)航行為動(dòng)力學(xué)模型使得路徑規(guī)劃具有良好的連續(xù)性。 (2)針對(duì)局部規(guī)劃窗口中的多個(gè)障礙物,提出一種多障礙物虛擬合成方法,將多個(gè)障礙物合成得到一個(gè)虛擬障礙物。這種方法減小了障礙物處理的計(jì)算量,便于避障行為動(dòng)力學(xué)模型中相關(guān)參數(shù)的選擇和計(jì)算,同時(shí)也比較符合實(shí)際情況。 (3)針對(duì)局部規(guī)劃窗口中的動(dòng)態(tài)障礙物,提出一種動(dòng)態(tài)障礙物的“靜化”處理方法,經(jīng)過(guò)“靜化”處理后的,先前的動(dòng)態(tài)障礙物被短時(shí)看作一個(gè)體積較大的靜