机器人导航系统探索.pdf

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1、科技论坛·83·机器人导航系统探索贾丽仕（咸宁职业技术学院，湖北咸宁437100）摘要:移动机器人导航是机器人提取周围环境信息，进行路径规划，躲避障碍到达目标位置的过程。关键词:移动机器人；导航；自主定位移动机器人在运动时通过传感器检测确定位置，得到机器人的运分割成多个矩形，矩形内部包括障碍物或者边界，又被分割成4个矩动轨迹，称为航迹推测。在给定初始位姿后，在运动过程中，移动机器人形，称为四叉树。在进行更细划分前，在每一层的起点和目标点间找一利用里程计、陀螺仪对环境进行测量，计算相对于初始位姿的变化量，条路径

2、，若路径满足起点到目标点间无障碍物的要求，停止搜索。确定当前位姿。航迹推测要用到机器人的运动学模型。对轮式机器人是1.4人工势场法通过测量轮子的角速度来计算机器人参考中心的运动速度和方向。移把移动机器人在环境中的运动抽象为力场的运动，目标点对移动动机器人在由障碍的环境中实现面向目标的自主运动称为导航。导航机器人产生引力，障碍物对移动机器人产生斥力，通过求合力控制移动要解决三个问题：a.机器人定位问题；b.路径规划；c.如何到达目的地。移机器人的运动。动机器人导航技术分成三个层次：a.完全已知环境下的导航；b.

3、部分已知2智能导航方法环境下的导航；c.完全未知环境下的导航。在未知环境下定位、建图、导移动机器人在有障碍的环境中寻找一条理想的路径，能够避开所航是一个连续重复的过程。通过传感器获取移动机器人在空间中的位有障碍物到达目的地。根据对信息的已知程度，可分为全局路径规划和置、方向及环境的信息，然后进行处理建立环境地图模型，寻找最优路局部路径规划两种。全局路径规划是机器人已知环境，离线规划最优路径，实现移动机器人安全移动到目标位置。随着机器人的运动，得到新径，不存在实时性问题。局部路径规划是未知环境下，存在动态障碍物

4、，的定位信息，对地图进行修订更新，进行新的导航控制。为了保证机器人移动安全性，要考虑路径规划算法的实时性。全局路径1传统的导航方法规划面临环境建模、路径搜索策略两个问题。基于环境建模的全局路径1.1自由空间法规划算法有可视图法、自由空间法、栅格法。局部路径规划侧重机器人把机器人看成一个点，在障碍物空间中移动到任意一个位置。探测的局部信息，有遗传算法、人工势场法、模糊方法、蚁群算法。随着1.2图搜索法遗传算法发展，机器人导航技术融合了智能算法。用节点表示特定位置，用边表示位置的联系。边到各个障碍间的最2.1基于

5、模糊逻辑的机器人导航短距离相等，边的交界形成图的顶点。通过起始点和目标点、障碍物的模糊逻辑模仿人脑的不确定概念判断、逻辑推理，对现实的模糊对顶点来构造可视图。连接这些点，让机器人在图中搜索最优路径。象进行处理。模糊逻辑的理论基础是模糊数学。在未知环境中，移动机1.3栅格解耦法器人的运动控制可以采用模糊控制算法，用模糊控制的导航器来计算将工作空间划分为栅格。这些栅格构成连通图，在这个连通图上确传感器提供的位置信息。定一条从起始栅格到目标栅格的路径。栅格解耦法包括确切和不确切2.2人工神经网络机器人路径规划两种。

6、人工神经网络是模拟生物神经网络行为特征，进行分布式并行信确切的解耦法用来描述自由空间中复杂的多边形与障碍物边界的息处理的算法。人工神经网络具有非线性适应能力，克服人工智能方法匹配。不确切的解耦法中的栅格是预定的，假设全部是矩形。整个图被对非结构化信息处理的缺陷。机器人路径规划算法中，（转下页）跳出数据转换界面，依次选择事先得到的南方开思中间交换文件和地物扩展属性”是把刚得到的SUV数据能够自动计算出来的扩展属性值各地城镇地籍模板。其中：“QS文件”是cass数据包含的权属数据输出的都赋上。QS文件；“cass

7、文件”是处理好的南方开思DWG格式数据输出成为明码3.3基本属性统赋扩展属性的交换格式；“模板文件”是根据《建库标准》编辑的模板；“SUV文件”是转除了通过“重建所有地物扩展属性”可以自动算出地物部分扩展属性换后生成的SUV文件的存放位置。之外，还可以用“基本属性赋扩展属性”功能把基本属性中的值赋给扩展3转换后数据检查属性。转换过来的图形还要检查是否存在错漏的情况。检查的方法：可以3.4数据检查把DWG另存成R12版本的DXF数据转成MPJ工程，在MAPSUV里打3.4.1检查地物编码。“检查地物编码”是检查

8、当前地物编码是否符合开作为背景显示，对照可以检查数据的转换质量。转换数据常见的问题有MAPSUV定义的六位编码；该编码是否在编码库中存在。3.4.2地物封闭两种：地物缺失和变形。缺失原因分析：从开思中获得的交换文件中数据性检查。处理好不封闭地物，避免数据返工和手工修改的带来的麻烦。已经丢失；编码对照表(casscode.txt)中没有相应的编码对照；还原显示出根据具体工程还可以进行“拓扑检查”“、属