移动式智能服务机器人路径规划的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文综述了移动机器人路径规划的研究现状，详细地分析了运用于机器人路径规划的理论和方法。分析了采用基本势场法进行路径规划的主要缺陷:(t)在相近障碍物间不能发现路径;(2)在狭窄通道中摆动;(3)在障碍物前震荡;(4)当目标附近有障碍物时无法达到目标点(GNRON);(5)存在陷阱区域。对缺陷产生的原因进行了深入的研究，有针对性地提出了改进办法，有效地克服了所有的缺陷，实现了复杂未知静态环境下，移动机器人的路径规划。在上述研究的基础上，基于面向对象的思想开发了移动机器人路径规划的仿真程序。仿真研究表明，改进后的算法能够根据获得的传感器信息有效地进行路径

2、规划，并具备一定的学习能力。综述并分析了目前动态环境下移动机器人的避障算法，在相对坐标系中改进了一种移动机器人动态避碰的方法。该方法在相对坐标系下，加速度空间中，根据障碍物的移动速度和方向，计算出机器人的速度大小和方向的调整量，达到了避碰的目的。把该方法扩展到机器人对多个移动和静止障碍物的情况，从而把势场法和本方法结合起来，实现机器人在全局未知动态环境中，能够从起始点找到一条避过静止或移动的障碍物，走到目标点的有效路径。仿真研究证明了该方法的有效性和实用性。分析了移动机器人路径规划系统的软件结构及其行为模式，阐述了路径规划及各种环境下的行为选择下的移动机器人系统规划机制。建立了基于超

3、声波阵列的环境模型，机器人可以通过该模型对周围的环境情况进行了解。关键词移动机器人;路径规划;避障;势场法哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThisthesissummarizedtheresearchstatusofrobotpathplanninganalyzedtherelativetheoriesandapproachesindetail,andmadeclearthepurposeoftheresearch.Theshortcomingsandtheircausationofpotentialfieldmethodtoplanpath,suchasnopassa

4、gebetweencloselyspacedobstacles;oscillationsinnarrowpassages;oscillationsinthepresenceofobstacles;trapsituationsduetolocalminima;goalsnonreachablewithobstaclesnearby,havebeenanalyzedandstudiedprofoundly.Furthermoreameliorativewayshadbeenpurposedrespectively,sothatalltheshortcomingshavebeenoverc

5、omeandpathplanningincomplicatedandstaticenvironmenthavebeenrealized.Asimulationprogramhasbeendevelopedbasedontheresearchaboveandobject-orientedideas.ThesimulationresultsindicatethattheimprovedalgorithmwithlearningcapabilitytoacertaindegreecouldplanpathefectivelythroughtheinformationfromsensorsT

6、heobstacleavoidancealgorithmunderdynamicenvironmentissummarizedandanalyzed,anewwayformobilerobottoavoiddynamicobstaclesinrelativecoordinateisconsummated.Thealgorithmcancalculatethedirectiontoadjustvelocityinaccelerationspacebasedonrelativecoordinateinordertoavoidtheobstacles.Theconditionofrobot

7、vsseveralstaticanddynamicobstacleshadbeenextendedinordertointegratepotentialfieldmethodandfindaneffectivewaytoreachendpointfromstartpointindynamicenvironment.Theeffectivenessandpracticabilityofthealgorithmhavebeenprovedbysimulatio