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复杂动态环境下移动机器人的全局路径规划算法研究

作　者: 徐培培
导　师: 樊利民
学　校: 北京邮电大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 全局路径规划算法评估函数三维通行性局部避障算法月面巡视探测器路径规划路径评估
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

路径规划是月面巡视探测器行进过程中运动控制的依据,是巡视器研究与开发的核心内容之一。月面巡视探测器是一种工作在月面复杂动态环境下的特殊移动机器人,因此,研究复杂动态环境下移动机器人的路径规划对于巡视器的路径规划研究具有重要的意义。本文以国防科工委正在开展的月球探测二、三期工程论证工作为背景,对移动机器人的传统全局路径规划算法、复杂动态环境下的全局路径规划算法、模拟月面巡视探测器的路径规划过程、路径成本评估等开展了研究,论文的主要内容包括:首先,分析实现了移动机器人的两种传统全局路径规划算法A~*与D~*Lite。针对工程约束,将转向角度和转折次数引入算法的评估函数,提出一种基于A~*算法的全局路径规划算法A~*angle,使得规划出的路径更平滑,更节省能量,在搭建的MATLAB仿真平台上对算法进行了仿真验证。其次,针对传统算法应用于三维复杂动态环境下时带来的一些问题,提出了一种新的三维建模的方法,提出了一种新的基于方向的三维通行性判断方法,并学习工业预测原理和滚动原理,对传统全局路径规划算法D~*Lite进行了修改,使之可以用于三维复杂未知动态环境,最后对算法进行了仿真验证。再次,针对我国月面巡视探测器“遥操作+半自主”的工作模式,分析实现了行星巡视探测器典型局部避障算法Morphin,并和全局路径规划算法D~*Lite结合起来,在MATLAB仿真平台上模拟了月面巡视探测器的路径规划过程。最后,在对上述评估函数修改的基础上,针对目前的全局路径规划算法基本上是以路径最短作为路径最优的标准,提出一种对路径进行综合评价的方法,综合考虑了移动机器人直线行走代价、转向代价和机构调整代价。将这些代价综合为功耗和时耗,从而为整体评价路径的性能提供了一种参考标准。

复杂动态环境下移动机器人的全局路径规划算法研究

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