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复杂环境中移动机器人的路径规划

作　者: 唐建平
导　师: 王东署
学　校: 郑州大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 移动机器人复杂环境路径规划姿态稳定粒子群算法
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 110次
引　用: 1次
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内容摘要

随着移动机器人在空间和深海探测中的应用越来越广泛,移动机器人在复杂环境中的路径规划越来越受到重视。纵观近些年来机器人路径规划采取的均是避障绕行的策略,那么机器人在实际中是不是真的遇到障碍物就得绕行呢?本文首先基于这个问题展开研究工作的,采用了一种新的路径规划思路,结合了遥操作机器人的操作方法以及考虑了机器人运行过程中的姿态稳定性能。本文主要的研究工作可以分为两大部分,第一部分应用了考虑机器人姿态稳定性的移动机器人路径方法,有别于其他的路径规划方法,该方法在特定的假设下,采取了越过较小障碍物绕行较大障碍物的策略,最终实现了路径规划。根据建立的代价函数方程,计算相应的路径总损耗值,再和用一般的路径规划方法规划出路径的损耗值相比较,得出了本文规划方法的有效性；第二部分针对复杂环境中可能出现的移动障碍物或移动目标进行了研究,首先描述了粒子群算法的基本机理,对于动态的障碍物和目标建立了动态的惩罚函数,最后利用了粒子群算法对各种情况进行了仿真。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
图和附表清单  9-10
1 绪论  10-21
  1.1 引言  10
  1.2 移动机器人的发展概况  10-14
  1.3 机器人路径规划问题的描述  14-15
  1.4 路径规划的分类及常见的规划方法  15-19
  1.5 论文的研究内容和组织结构  19-20
  1.6 小结  20-21
2 数字高程模型  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 数字高程模型的概念  21-23
    2.2.1 数字高程模型的发展  22
    2.2.2 数字高程模型的特点  22-23
    2.2.3 数字高程模型的分类  23
  2.3 数字高程模型的表示方法  23-24
  2.4 数据的获得与处理方式  24-27
    2.4.1 常见的获取DEM数据的方式  24-25
    2.4.2 数据的内插处理  25-27
  2.5 小结  27-28
3 动力学建模  28-36
  3.1 引言  28
  3.2 轮式移动机器人的几种典型机构  28-29
  3.3 未知曲面上的机器人动力学建模  29-31
  3.4 统一控制律设计  31-35
    3.4.1 跟踪误差系统  31
    3.4.2 标称运动学控制律设计  31-32
    3.4.3 标称动力学控制律设计  32-33
    3.4.4 鲁棒控制律设计  33-34
    3.4.5 一般干扰下的情况  34-35
  3.5 小结  35-36
4 考虑姿态不稳定性的路径规划  36-44
  4.1 引言  36
  4.2 考虑姿态不稳定性的路径规划  36-43
    4.2.1 坡度计算  37-40
    4.2.2 节点探测  40-41
    4.2.3 路径规划  41-43
  4.3 结果分析  43
  4.4 小结  43-44
5 存在移动障碍物或移动目标的路径规划  44-56
  5.1 引言  44-45
  5.2 粒子群算法  45-47
  5.3 粒子群算法和路径规划问题  47-52
    5.3.1 问题的描述  47-48
    5.3.2 目标函数方程  48-50
    5.3.3 惩罚函数的制定  50-52
    5.3.4 粒子群算法求解这类约束路径规划问题  52
  5.4 仿真结果  52-55
  5.5 小结  55-56
6 总结与展望  56-58
  6.1 总结  56
  6.2 展望  56-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
个人简介、在学期间发表的学术论文与研究成果  62

复杂环境中移动机器人的路径规划

内容摘要

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