水下机器人最优逃生线路规划研究与仿真.pdf

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1、第32卷第3期计算机仿真2015年3月文章编号：1006—9348(2015)03—0352—04水下机器人最优逃生线路规划研究与仿真刘莹。祝毅呜(郑州大学西亚斯国际学院，河南郑州451150)摘要：在水下机器人的逃生路线规划设计中，由于深海条件十分复杂，水下机器人在遇到各种险情逃生路线规划存在避障难题。传统的水下机器人逃生路线规划算法因受到海水连续波动问题，导致水下机器人速度和位置出现较大的扰动，摆脱路径规划结果存在较大偏差。为保障水下机器人作业安全，提出一种基于神经优化网络及遗传算法的水下机器人视觉最

2、优逃生的线路规划，把机器人视觉仪器采集复杂障碍特征，归一化到视觉信息，融入规划模型中进行最佳路径的选择，将机器人摆脱复杂障碍以及最短路径的要求融合成一个适应度函数，通过遗传算法搜索获取最佳机器人逃生线路。仿真结果说明，神经网络优化遗传算法对于危险复杂海下情况，水下机器人最优逃生线路规划长度以及效率都优于传统模型。关键词：水下机器人；逃生路线；神经优化算法中图分类号：rlT391文献标识码：BResearchandSimulationonOptimalEscapeRoutePlanningofUnderwa

3、terRobotLIUYing，ZHUYi—ming(ZhengzhouSIASInternationalUniversity，ZhengzhouHenan45150，China)ABSTRACT：Inordertoguaranteetheoperationsafetyofunderwaterrobot，alloptimalescaperouteplanningofan-derwaterrobotvisionbasedonneuraloptimizationnetworkandgeneticalgorit

4、hmisproposed．Thecomplexobstaclecharacteristicsarecollectedbyrobotvisualinstrumenttonormalizetothevisualinformation，andtheplanningmodelisintegratedtomaketheoptimalpathselection．Therequirementsoftherobotgettingridofcomplexobstacleandtheshortestpatharefusedi

5、ntoafitnessfunction．Thegeneticalgorithmisappliedtosearchandobtainthebestrobotes·caperoutes．Theresultsofsimulationshowthatthelengthandefficiencyoftheoptimalescaperouteplanningofan—derwaterrobotbyusingtheneuralnetworkoptimizationandgeneticalgorithmaresuperi

6、ortothetraditionalmodelan-derthesituationofdangerousandcomplexundersea．KEYWORDS：Underwaterrobot；Escaperoutes；Neuraloptimizationalgorithml引言水下机器人最优逃生路径规划问题，是指在深海复杂条件工作环境中，搜索一条从给定起始点到目标点的最优运动路径，确保机器人在深海作业过程中能安全、无碰撞地绕过全部障碍物，返回海面的过程。随着深海勘测领域的逐渐扩大，寻求合理的方法对水下机器

7、人最优逃生路径进行准确规划，已成为全世界学者研究的热点问题¨。2J。传统路径规划方法不能分析多目标情况，主要依据单一信息选择避障路径，获取的路径随机性较大，并且在中规模的深海复杂条件工作时规划逃生路径过程中容易陷入盲区，并且传统方法计算的水下机器人逃生路线规划算法因受到海水连续波动问题，导致水下机器人速度和位置出现较大的收稿13期：2014—04—04修回13期：2014—06—12．---——352．---——扰动，摆脱路径规划结果存在较大偏差阻5。。提出一种基于神经网络遗传算法的机器人视觉摆脱路径规划

8、模型，解决深海复杂障碍环境下机器人逃生线路规划问题。仿真结果证明，基于神经网络及遗传算法的水下机器人最优逃生线路的规划长度和效率都好于传统方法‘““。2水下机器人逃生线路规划水下机器人深海逃生路线规划过程会受到大量因素的影响，并且这些干扰因素具有随机性，经常出现不能快速摆脱的情况。水下机器人路径的值函数用公式表述如下E‘(s)=max刚JR(叩)+7∑r(Ⅲ，s’)K一。(s’)](1)5‘ES式中，7为折扣因子，决定着水下机