基于遗传算法的移动机器人路径规划的分析

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1、致谢不知不觉中，校园生活就要结束了，感谢在这两年多来关心照顾我的领导、老师以及同学们，感谢你们在我学习期间给了我最有力的支持，使我能够顺利地完成学业，在此对你们表示衷心的感谢!首先感谢我的导师陈梅副教授，在这两年多的学习生活中，是她细心指导着我的学习和研究，她的严谨求实、踏踏实实的精神和一丝不苟的作风都是我永远学习的榜样。其次感谢李鑫老师，是他给了我很多独立处理事情和学习的机会，让我学会了很多学习方法，提高了我的处理事情的能力。还要感谢实验室的王建国、毛亚辉等同学以及其他同学，是他们在学习和生活上给了我极大的鼓励和帮助。最后感谢我的家人，感谢他们对我的理解和支持。感谢那些曾经

2、给过我帮助的所有的老师们和同学，在这里请接受我诚挚的谢意!作者：浦定超2010年4月第一章绪论机器人的诞生和机器人学的创立是20世纪自动控制最瞩目的成就，是当代最高意义上的自动化。像诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。或许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后刮起的机器入旋风中，机器人的应用越来越普及。在四十年之内，机器入从无到有，在社会发展和人民生活的许多地方竭诚地提供服务，所做出的贡献是无法想象的。日新月异的科技和人类迫切想要提高物质生活的要求促进机器人应用范围在急

3、速扩大。机器人作为新型生产工具，不仅只是做好某样简单的操作，而且可以承担多种任务。把人从单调、繁重、危险的工作环境中解放出来，在减轻劳动强度，提高生产效率，改变生产模式等方面显示出了极大的优越性。经过了近百年的发展，机器入已经在很多领域取得了巨大的应用成绩，其种类也不胜枚举，几乎每个高精尖端的技术领域都少不了它们的身影。在此期间，机器人的成长经历了三个阶段。第一阶段的时候机器人只能根据事先编号的程序来工作，不能接受及处理外界的信息，人们称之为“示教再现型”。第二阶段中机器入好像有了感觉神经，和人类一样，具有触觉、视觉、听觉等功能。这些功能让它接受外界信息并做出相应的反馈，这一

4、时期的机器人被称之为“感觉型”。而第三阶段的机器人不仅具有多种技能，可以感知外面的世界，而且它还能够不断自我学习，用自己的思维来决策该做哪些和如何去做，他们属于“智能型"。他们在航天、海洋、军事、农林、建筑、仿生学、医疗护理等方面得到了广泛应用。随着社会发展出现的各种要求，仅靠位置固定的机器人并不能完全满足各方面的需求。于是移动机器人的产生就成了必然。美国NASA研制的火星探测机器人“索杰那”于1997年登上火星。中国2008年奥运会上，福娃机器人的应用。管道清洗检测机器人的开发等等，都充分显示移动机器人作为机器人学中的一个重要分支，正向着智能化和多样化方向发展，它的应用也越

5、来越广泛，几乎渗透到所有领域。传感器技术、控制技术、信息处理技术、机械加工技术、电子技术、计算机技术等多门技术相结合形成了移动机器人技术。相比位置固定的机器人，移动机器人所在环境不一定是结构化和确定的。因此，该类机器人的设计就需要融合许多不同知识体系。移动机器人在完成特定功能的同时还需要具有移动功能、对外界感知能力和路径规划能力等。在工作环境中进行避障路径规划是移动机器人不可或缺的能力之一。本章介绍了当前移动机器人技术的研究状况、课题的研究背景及意义，移动机器人路径规划闽题的概述，对已有路径规划方法的描述，而且绘出了本文所要做的工作。1．1机器人的定义机器人技术是综合了计算机

6、、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，集合了多学科的发展。新机型、新功能不断涌现且机器人涉及到人的概念，机器人的定义很长的一段时间都没有得到统一，各国都有自己的定义。我国科学家对机器人的定义为：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种及其具备一些与人或生物相似智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协调能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器"。日本工业机器人协会把工业机器人定义为“一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。联合国标准化组织定义为；“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编

7、程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务【l】。’’随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，我国也面临讨论和制定关于机器入技术的各项标准阊题。1．2国内外移动机器人的研究现状1．2．1国外移动机器人的研究现状国外移动机器人的研究开展较早，1954年美国人乔治-德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制