未知环境中自主机器人的路径规划研究

摘要

未知复杂环境中自主机器人合理的路径规划是进行探索任务的前提.传统的路径规划方法侧重于研究从起始点到目标点的无碰路径,很少考虑机器人自身运动的平稳性.研究了室外未知环境中考虑机器人姿态稳定性以及能量损耗的路径规划方法,该方法分三步:(1)梯度计算,计算运动区域的梯度;(2)节点探测,运动区域被划分为平坦区域和非平坦区域,辨识每个平坦区域的中心位置,即节点;(3)路径评估,根据提出的评估函数,规划出从当前位置经过中间节点到目标点的最优路径.结合机器人的动力学特性,利用反演控制,设计了合适的控制率,保证了机器人的平稳运动.通过和传统规划方法获得的路径比较,仿真验证了所提方法的有效性.