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1、第22卷第4期山东建筑大学学报Vol.22No.42007年8月JOURNALOFSHANDONGJIANZHUUNIVERSITYAug.2007文章编号:1673-7644(2007)04-0355-05移动机器人全覆盖路径规划算法综述纪晴,段培永,李连防,王海鹏(山东建筑大学信息与电气工程学院,山东济南250101)摘要:各种应用型移动机器人的设计是目前研究的焦点,它具有广阔的科研价值和市场前景,而路径规划技术是其中关键技术之一。本文系统总结了当前全覆盖路径规划算法的主要研究成果,
2、并在覆盖效率、算法实现难易等指标方面进行比较剖析,探讨了各种算法的优势和不足。最后,提出进一步研究的方向。关键词:移动机器人;全覆盖路径规划;栅格;子区域中图分类号:TP24文献标识码:AOverviewofCCPPalgorithmsformobilerobotsJIQing,DUANPe-iyong,LILian-fang,etal.(SchoolofElectricalEngineering,ShandongJianzhuUniversity,Jinan250101,China)Abstract:Nowad
3、ays,manycountriesarefocusingontheresearchofvariouskindsofmobilerobotsbecauseoftheirrichvalueonscientificresearchandwideforegroundonmarket.Thepathplanningalgorithmisoneofthekeytechnologiesusedinmobilerobotdesign.Inthispaper,themainachievementsonthealgorithmresearch
4、aresummarized,someanalysisandcomparisonisshowedinthecoverageefficiencyandthefeasibilitytoachievethealgorithms,andfinally,thefurtherresearchdirectionsarepointedout.Keywords:mobilerobots;completecoveragepathplanning(CCPP);grids;sub-regions0引言规划包括环境建模和路径搜索策略两个子问题。其中
5、环境建模的方法主要有栅格表示法、可视图法(几何表示法)和拓扑图法(自由空间法)。下面根据这在欧美日等发达国家,移动机器人开发较早,近两年来已开发出多种面向市场的智能家用机器人。三种方法将目前主要路径搜索策略分类分析。但总的来看,智能机器人的研究还刚刚起步,在自主能力和工作效率上还有待提高。而路径规划技术是1基于栅格表示法的路径规划目前发展较快、对移动机器人发展影响较大的关键技术之一。全覆盖路径规划技术有两层含义即要求1.1基于绕障的梳状规划让机器人先沿房间墙边走过一遍,记录房间特机器人的运动具有遍历性和不重复性。它
6、对清洁机征及障碍物特征,将房间划分为大致与机器人等大器人、游泳池机器人、擦窗机器人、草坪修剪机、矿藏探测器、扫雷机器人等都具有重要意义。全覆盖路的小栅格,每个栅格用一个累计值CV表示自方位径规划可分为两类:无环境模型的规划和基于环境障碍物的存在可能性(图1)。然后对整个房间梳状往复式遍历:机器人沿某一方向上覆盖,遇到障碍物模型的规划。在此基础上移动机器人的全覆盖路径收稿日期:2007-06-20基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(03BS149)作者简介:纪晴(1983-),女,山东德州人,山东建筑大学在读硕
7、士,主要研究领域为嵌入式系统、无线传感网络等.356山东建筑大学学报2007年时将进行邻域的搜索,若经过判断前方的障碍物为代表第i个神经元的状态;A,B和D是非负常数,A可绕障碍物,采用绕障算法,绕障后要保持在原来的代表衰减速率,B和D代表神经元状态的上下限;Ii方向上,直至到达边界或遇到不可绕障碍物后平移为外部输入。一个车距,以相反方向往回走(图2)。该方法虽然下一个时刻位置是Pn:PnXpn=max{Xj+简单,但由于转弯次数较多,效率不高
8、。而向内螺旋Cyj,j=1,2,,k},其中:C是一个正常数;k是邻式行走路径更适合于完成全覆盖任务,但其用于障域的神经元的总数;yj定义为yj=1-j,这里碍物复杂的情况下覆盖效率也会变低。j是指当前时刻和下个时刻的方向角改变的绝对值大小(图3)。该方法考虑遍历最短的路径和转弯最少,能跳
