自主移动机器人局部路径规划方法的研究

摘要

在制造业和非制造业中，移动机器人的应用领域越来越广。路径规划作为移动机器人技术的一个重要组成部分，对它的研究具有重要的理论意义和工程应用意义。在总结了移动机器人路径规划的主要研究方法的基础上，本文就路径规划问题开展了如下研究工作。
　　1.对轮式移动机器人的几种驱动方式进行了总结，引出本文研究的两轮差速驱动移动机器人的运动学方程，在此基础上进行了航位推算，为后文的路径规划做了准备。
　　2.在总结了前人对路径规划的研究和船舶避碰研究的基础上，形成了机器人碰撞危险度的概念，并给出了相应的数学描述，在采用模糊逻辑方法时，用障碍密集度来对模糊规则进行修改，并在基于机器人碰撞危险度和模糊逻辑的基础上进行了移动机器人路径规划的研究，通过仿真分析，表明该方法是可行的。
　　3.针对多机器人之间过度频繁的通讯容易造成通讯媒体冲突，以及传感器系统很难显式给出可靠的障碍物运动信息，采用回归预测的方法对运动障碍物下一时刻的位置以及速度进行预测，为移动机器人下一步的行动决策提供更可靠的依据。本文将避障行为划分为直行避障和绕行避障两种，在结合了行为决策和调度思想的基础上，给出了基于这两种划分的多移动机器人路径规划方法，并给出了仿真结果与分析。
　　4.验证了航位推算的理论推导，并且在机器人实验平台上对单个移动机器人路径规划进行了实验验证。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 课题研究的背景

1．1．2 课题研究的意义

1．2 移动机器人的发展及研究现状

1．2．1 国外移动机器人的发展概况

1．2．2 国内移动机器人研究概况

1．3 移动机器人路径规划的研究现状

1．4 本课题研究的主要内容

2 运动学模型及航位推算

2．1 移动机器人的运动学模型

2．2 移动机器人的航位推算

2．3 本章小结

3 单个移动机器人的路径规划

3．1 路径规划问题的描述

3．2 基于碰撞危险度和模糊逻辑的路径规划

3．2．1 问题的提出

3．2．2 机器人碰撞危险度

3．2．3 传感器信息融合

3．2．4 障碍密集度

3．2．5 模糊控制器的设计

3．3 仿真结果

3．3．1 仿真结果示例

3．3．2 仿真结果分析

3．4 本章小结

4 多个移动机器人的路径规划

4．1 回归预测

4．1．1 障碍物的位置预测

4．1．2 障碍物的速度预测

4．2 基于避障行为划分的多机器人路径规划

4．2．1 绕行避障

4．2．2 直行避障

4．3 仿真结果

4．3．1 仿真结果示例

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

5 移动机器人路径规划实验

5．1 实验机器人硬软件介绍

5．1．1 实验机器人硬件构成

5．1．2 实验机器人软件构成

5．2 航位推算的实验验证

5．2．1 悬空实验

5．2．2 着地实验

5．3 路径规划实验

5．3．1 实验说明及结果

5．3．2 对比结果分析

5．4 本章小节

6 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文