移动机器人路径规划技术的现状与展望_张捍东.pdf

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1、Vol.17No.2系统仿真学报Feb.2005JOURNALOFSYSTEMSIMULATION·439·移动机器人路径规划技术的现状与展望张捍东，郑睿，岑豫皖(安徽工业大学电气信息学院,安徽马鞍山243002)摘要:移动机器人技术研究中的一个重要领域是路径规划技术。它分为基于模型的环境已知的全局路径规划和基于传感器的环境未知的局部路径规划。综述了移动机器人路径规划技术的发展现状，指出了各种方法的优点与不足。最后对移动机器人路径规划技术的发展趋势进行了展望。关键词:移动机器人；全局路径规划；局部路

2、径规划;优化技术；运动控制文章编号：1004-731X(2005)02-0439-05中图分类号：TP24文献标识码：BPresentSituationandFutureDevelopmentofMobileRobotPathPlanningTechnologyZHANGHan-dong,ZHENGRui,CENYu-wan(SchoolofElectricalEngineering&Information,AnhuiUniversityofTechnology,Maanshan,Anhui2430

3、02,China)Abstract：Mobilerobotpathplanningtechnologyisoneoftheimportantdomainsinmobilerobottechnologies’research.Itincludestwoparts:oneisglobalpathplanningbasedonmodelthattheenvironmentoftherobotiscertainandtheotherislocalpathplanningbasedonsensorthatth

4、eenvironmentoftherobotisuncertain.Presentsituationofmobilerobotissummarized.Inaddition,theadvantagesanddisadvantagesofthesealgorithmsarepointedout.Atlast,thetrendofmobilerobotpathplanningisdescribed.Keywords:mobilerobot;globalpathplanning;localpathplan

5、ning;optimizationtechnology;motioncontrol移动机器人是近年来发展起来的一门综合学科，集中了局路径规划，作业环境的全部信息已知，又称静态或离线路机械、电子、计算机、自动控制以及人工智能等多学科最新径规划；基于传感器的局部路径规划，作业环境信息全部未研究成果，代表了机电一体化的最高成就。移动机器人在工知或部分未知，又称动态或在线路径规划[4]。局部路径规划业生产中常用来完成运输和上下料等任务，同时也被广泛用和全局路径规划并没有本质区别。前者只是把全局路径规划[1]

6、于农业、医疗等不同行业。在移动机器人相关技术研究中，的环境考虑得更复杂一些，即环境是动态的。很多适用于全路径规划技术是一个重要研究领域。本文系统地讨论路径规局路径规划的方法经过改进都可以用于局部路径规划；而适1划技术研究现状与发展趋势。用于局部路径规划的方法都可以适用于全局路径规划。1移动机器人的路径规划技术分类2全局路径规划移动机器人路径规划是指在有障碍物的工作环境中，如其主要方法有：可视图法，自由空间法，最优控制法，何寻找一条从给定起点到终点适当的运动路径，使机器人在[2]栅格法，拓扑法，神经网

7、络法等。运动过程中能安全、无碰地绕过所有障碍物。这不同于用[5,6]动态规划等方法求得的最短路径，而是指移动机器人能对静2.1可视图法[3]态及动态环境作出综合性判断，进行智能决策。移动机器可视图法视移动机器人为一点，将机器人、目标点和多人路径规划主要解决三个问题：(1)使机器人能从初始点运边形障碍物的各顶点进行组合连接，并保证这些直线均不与动到目标点；(2)用一定的算法使机器人能绕开障碍物，并障碍物相交，这就形成了一张图，称为可视图。由于任意两且经过某些必须经过的点；(3)在完成以上任务的前提下，

8、直线的顶点都是可见的，从起点沿着这些直线到达目标点的尽量优化机器人运行轨迹。所有路径均是运动物体的无碰路径。搜索最优路径的问题就根据工作环境路径规划模型可分为两种：基于模型的全转化为从起点到目标点经过这些可视直线的最短距离问题。运用优化算法，可删除一些不必要的连线以简化可视图，缩收稿日期：2004-02-15修回日期：2004-03-19短搜索时间。该法能够求得最短路径，但假设忽略移动机器基金项目：国家自然科学基金项目(50407017)；安徽省教育厅自然科学基金项目