地面自主移動機器人路徑規(guī)劃與測試架構研究.pdf

1、地面自主移動機器人是智能機器人研究的一個重要研究方向，其相關研究領域包含了多個值得研究的支撐技術。其中，路徑規(guī)劃和測試框架技術是兩個重要的基礎分支。地面自主移動機器人的路徑規(guī)劃技術主要關注如何在具有障礙物的環(huán)境內(nèi)按照一定的評價標準尋找一條從起始狀態(tài)到達目標狀態(tài)的路徑。目前，在連續(xù)狀態(tài)空間中進行高效路徑規(guī)劃是地面自主移動機器人領域中的熱點問題，對提高導航性能具有舉足輕重的意義。性能測試框架提供定性和定量的接口，從而對地面自主移動機器人進行

2、客觀準確的性能測評。小耦合、可擴展的性能測試框架可以提高機器人的研發(fā)效率，是地面自主移動機器人系統(tǒng)的重要組成部分。
　　 本文首先介紹了地面自主移動機器人的技術發(fā)展，并根據(jù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對地面自主移動機器人研究領域的路徑規(guī)劃和測試框架技術分別進行了分析和探討。在路徑規(guī)劃方面，本文按照全局和局部路徑規(guī)劃兩個大類，描述了路徑規(guī)劃技術的發(fā)展現(xiàn)狀。在測試框架方面，本文從地面自主移動機器人測試技術入手，分析了支撐測試技術的測試框架的目

3、標和設計原則。
　　 在上述調(diào)研的基礎上，本文提出了一個連續(xù)狀態(tài)空間下的路徑規(guī)劃算法，即Continuous A*。該算法繼承了Hybrid A*的優(yōu)點：通過柵格劃分保留較少的狀態(tài)節(jié)點，保持了計算的高效性；同時，避免降低計算粒度后，Hybrid A*可能帶來的計算開銷：定義非均勻的粒度，自適應地增加柵格保留節(jié)點的數(shù)量。此外，本文還討論了該算法和以往算法的關聯(lián)，以及不同啟發(fā)值對算法的影響。實驗表明Continuous A*算法在計

4、算性能上好于Hybrid A*算法，可以滿足運動約束條件下的連續(xù)路徑生成。
　　 同時，本文從地面自主移動機器人的體系結構出發(fā)，在基于多智能體的分布式體系結構的基礎上，提出了一個實時、微干擾、可擴展的測試架構。該測試架構支持兩種模式的測試過程：在線的數(shù)據(jù)監(jiān)控和離線的數(shù)據(jù)仿真。其中，在線數(shù)據(jù)監(jiān)控提供了場地測試的基本框架；離線的數(shù)據(jù)仿真提供了對融合規(guī)劃網(wǎng)絡的性能測試手段。實驗表明該測試框架可以滿足地面自主移動機器人的研發(fā)工作。