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多水下机器人实时避碰规划研究

作　者: 李晔
导　师: 庞永杰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 智能水下机器人实时避碰规划势力场法数学形态学 Dt值传递法
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 332次
引　用: 5次
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内容摘要

本论文来源于国防基础预研项目“水下多机器人分布式智能控制方法研究”。主要进行多水下机器人的实时避碰规划研究。在本论文中，首先简要介绍了智能水下机器人的相关情况，包括智能水下机器人的简介、发展动态及本课题的背景及意义。然后分析了实时避碰规划的发展现状和趋势，讨论了实时避碰规划的各种方法和它们各自的特点。尝试利用改进势力场算法进行了单体机器人的避碰规划，对刹车时滞问题和局部极小点问题提出了解决办法。重点介绍了基于非优先级的多水下机器人群体的协调避碰避障问题，并和基于优先级的避碰避障进行了比较。针对海上试验实际情况，以前视声纳为避碰传感器，以栅格法建模，以数学形态学的方法处理收到数据，以Dt值传递法进行了小范围内的两个机器人避碰规划。本论文对于多水下机器人避碰规划算法的研究以及研究多水下机器人系统的仿真有重要意义。

全文目录

第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 水下机器人的发展现状  9-12
  1.3 本课题的来源及研究意义  12-13
  1.4 本论文的主要工作  13-15
第2章水下机器人避碰规划研究概况  15-25
  2.1 路径规划概述  15-16
    2.1.1 避碰规划的意义  15
    2.1.2 水下机器人避碰规划的特殊性  15-16
    2.1.3 避碰规划问题的实现  16
  2.2 水下机器人避碰规划方法  16-24
    2.2.1 栅格法  16-17
    2.2.2 人工势场法  17-19
    2.2.3 模糊局部避碰方法  19-21
    2.2.4 神经网络方法  21-22
    2.2.5 遗传算法在局部路径规划中的应用  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章水下机器人实时避碰规划策略研究  25-42
  3.1 避碰传感器仿真  25-29
    3.1.1 传感器(避碰声纳)的配置  25
    3.1.2 声纳探测过程的描述  25-29
  3.2 势场模型的建立  29-30
    3.2.1 斥力场的建立  29-30
    3.2.2 引力场的建立  30
  3.3 避碰算法  30-32
    3.3.1 计算受力总和  30-31
    3.3.2 计算所受力矩总和  31-32
  3.4 水下机器人刹车控制时滞问题  32-34
    3.4.1 控制时滞问题的产生原因  32-33
    3.4.2 规划上控制时滞问题的解决办法  33-34
  3.5 势场法局部极小点的逃出办法  34-41
    3.5.1 陷阱状态的检测  35
    3.5.2 恢复算法原理  35-37
    3.5.3 仿真试验  37-41
  3.6 本章小结  41-42
第4章多水下机器人协调避碰问题  42-60
  4.1 多水下机器人避碰系统仿真  42-48
    4.1.1 多水下机器人避碰仿真系统组成  42
    4.1.2 基于Linux的多水下机器人仿真器中的避碰传感器模拟  42-46
    4.1.3 基于Windows的单体机器人客户端  46-48
  4.2 基于隐式通讯同一优先级协调避碰  48-55
    4.2.1 通讯问题  48-50
    4.2.2 危险阈值方法的应用  50-52
    4.2.3 智能传感器概念的提出  52-53
    4.2.4 多机器人编队同优先级避碰避障仿真实验  53-55
  4.3 基于显示通讯不同优先级策略的协调避碰  55-59
    4.3.1 优先级的确定  55-56
    4.3.2 仿真试验  56-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章基于前视声纳的多机器人避碰规划  60-75
  5.1 881A前视声纳特性分析  60-63
  5.2 基于声纳数据的环境建模  63-65
  5.3 应用数学形态学的方法膨化和腐蚀  65-67
    5.3.1 数据腐蚀  65-66
    5.3.2 数据膨胀  66-67
  5.4 应用距离值传递法进行路径规划  67-69
  5.5 仿真试验  69-74
    5.5.1 模拟数据试验  69-71
    5.5.2 海试实际数据验证  71-74
  5.6 本章小结  74-75
结论  75-77
参考文献  77-82
攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果  82-83
致谢  83

多水下机器人实时避碰规划研究

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