基于ARM的移动机器人路径规划控制算法研究.pdf

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1、研究与分析2015年第4期(第28卷，总第138期)·机械研究与应用·基于ARM的移动机器人路径规划控制算法研究孥金彦(宁夏工商职业技术学院机电工程系，宁夏银川750021)摘要：针对人工势场法在移动机器人路径规划中存在的“死锁”现象，建立了改进的人工势场数学模型，实现底层实时控制；通过膨胀和腐蚀操作，对图像进行二值预处理，采取全局空白搜索方法，使移动机器人远离局部最小值，形成平滑无碰撞路径。结合移动机器人实体本身运动特点，选用ARM处理器的控制模式，规划各层算法优先级高低，设计移动机器人路径规划控制算法。通过对比实验表明，该算法能够较

2、好地满足复杂环境下移动机器人路径规划中的有效性、实时性和环境适应性的要求。关键词：路径规划；ARM；人工势场；空白搜索中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1007—4414(2015)04—0030—03ControlAlgorithmofPathPlanningforMobileRobotBasedonARMLIJin-yan(DepartmentofElectricalEngineering，NingxiaVocationalTechnicalCollegeofIndustryandCommerce，YinchuanNin

3、gxia750021，China)Abstract：Toovercomethedeadlockoftheartificialpotentialfieldmethodinmobilerobotpathplanning，amathematicalmodelofimprovedmethodwasproposedtorealizethelowerreal-timecontro1．Theimagebinarizationpretreatmentwascom—pletedbythedilationanderosionoperation，themob

4、ilerobotwasmovedawayfromthelocalminimumbytakingtheglobalblanksearchmethodtoformasmoothcollisionfreepath．Combinedwiththemotioncharacteristicsofmobilerobot，theARMprocessorwasselectedtoplantheeachprioritylevelofthelayeralgorithm，andtodesignthecontrolalgorithmofpathplan—ning

5、formobilerobot．Throughthecomparativeexperiments，itisshownthatthealgorithmcanbettermeettherequestsofef-fectiveness，real—timeandenvironmentaladaptabilityoftherobotpathplanningincomplexenvironment．Keywords：pathplanning；ARM；artificialpotentialfield；blanksearch0引言学模型；对机器人工作空间

6、进行全域搜索，寻求逃离移动机器人路径规划是人工智能与机器人学相局部最小点的运动方向；对算法实现采用PC与ARM结合的一个重要研究课题，其任务就是根据环境状态控制模式，PC主要处理二值图像状态中膨胀和腐蚀和工作信息在起始点和目标点之间规划出一条平滑操作并采集移动机器人实时坐标位置，这是基础控制路径。路径规划满足始于起始终于目标，安全避障，层；ARM针对移动机器人自身携带距离传感器信息最快到达¨三方面内容。传统的人工势场算法的进行实时处理，设计移动路径，这是行为控制层设计。结构相对简单，收敛性优越，便于底层的实时控制，规1人工势场法数学模型

7、划出的路径比较平滑并且安全，尤其适合简单静态环人工势场法将机器人在周围环境中的运动，设计境下的路径规划。但是，传统算法只是局部路径规划成一种抽象的人造引力场中的运动，目标点对移动机方法，存在局部极小值，在复杂动态环境中，极易造成器人产生“引力”，而障碍物对移动机器人产生“斥移动机器人死锁现象：在障碍物和目标点接近时，机力”，最后通过求合力来控制移动机器人的运动。器人难以到达目标点；势场角度不易控制，机器人在设机器人在空间中的位置为X=[，Yr，机器人障碍物前震荡等现象；在多障碍物紧密分布的情况与目标点引力场函数为：下，机器人会在障碍物形

8、成的狭窄通道中摆动J。1．(X)=it(X—X)本文以机器人路径规划算法和具体策略为研究厶对象。采用二值图像的数学形态学的方法，利用膨胀上述引力场对机器人产生的引力势能的负梯度为：运算和腐蚀运算两种对偶的基