移动机器人路径规划常用方法

移动机器人路径规划技术研究

摘要: 研究移动机器人路径规划问题。针对传统移动机器人路径规划算法搜索时间长, 效率低, 寻优能力差等问题, 提出了一种基于粒子群算法的机器人路径规划方法。该方法首先采用神经网络描述机器人工作环境,在此基础上通过坐标变换建立新地图; 然后将机器人路径表示为粒子位置, 并以路径长度为粒子群的适应度值; 最后粒子之间的相互协作, 不断更新粒子位置和速度, 获得一条从起始点到目标点全局最优路径。在 MATLAB平台上对该方法进行了仿真, 实验结果表明, 基于粒子群的机器人路径规划方法提高了路径规划的计算效率和可靠性, 可应用于机器人的实时导航。 关键词: 移动机器人; 粒子群算法; 路径规划

0 引言

移动机器人是集环境感知、动态决策、行为控制与执行的多功能于一体的综合性系统 ,目前广泛应用于航空航天、军事侦查、安全医疗和家庭服务等行业. 移动机器人的研究涉及到许多领域 ,包括光学、机械、微电子、自动控制和人工智能等,由于其作业环境的复杂性 ,决定了路径规划技术在移动机器人研究中的重要地位. 本文系统的阐述了移动机器人路径规划技术的研究现状和发展趋势

1 路径规划

路径规划是移动机器人研究领域的核心问题之一。所谓路径规划是指移

移动机器人路径规划技术研究

摘要: 研究移动机器人路径规划问题。针对传统移动机器人路径规划算法搜索时间长, 效率低, 寻优能力差等问题, 提出了一种基于粒子群算法的机器人路径规划方法。该方法首先采用神经网络描述机器人工作环境,在此基础上通过坐标变换建立新地图; 然后将机器人路径表示为粒子位置, 并以路径长度为粒子群的适应度值; 最后粒子之间的相互协作, 不断更新粒子位置和速度, 获得一条从起始点到目标点全局最优路径。在 MATLAB平台上对该方法进行了仿真, 实验结果表明, 基于粒子群的机器人路径规划方法提高了路径规划的计算效率和可靠性, 可应用于机器人的实时导航。 关键词: 移动机器人; 粒子群算法; 路径规划

0 引言

移动机器人是集环境感知、动态决策、行为控制与执行的多功能于一体的综合性系统 ,目前广泛应用于航空航天、军事侦查、安全医疗和家庭服务等行业. 移动机器人的研究涉及到许多领域 ,包括光学、机械、微电子、自动控制和人工智能等,由于其作业环境的复杂性 ,决定了路径规划技术在移动机器人研究中的重要地位. 本文系统的阐述了移动机器人路径规划技术的研究现状和发展趋势

1 路径规划

路径规划是移动机器人研究领域的核心问题之一。所谓路径规划是指移

移动机器人路径规划的研究

移动机器人路径规划的目标是寻求一条从初始点到终点的路径，使得机器人

沿规划出的路径运动时不会与环境中的障碍物碰撞，其实质就是移动机器人运动过程中的导航和避碰。

路径规划是自主式移动机器人导航的基本环节之一，它是按照某一性能指标搜索一条从起始状态到目标状态的最优或近似最优的无碰路径。根据机器人对环境信息知道的程度不同，可分为两种类型：环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未知或部分未知，通过传感器在线地对机器人的工作环境进行探测，以获取障碍物的位置、形状和尺寸等信息的局部路径规划。

1全局路径规划

全局路径规划又称静态路径规划，是基于环境先验完全信息的路径规划，

是指根据环境模型找出从起始点到目标点的符合一定性能的可行或最优的路径，它涉及的基本问题是世界模型的表达和搜索策略。全局路径规划包括环境建模和路径搜索策略两个子问题。其中环境建模的主要方法有:可视图法(V-Graph)、栅格法(Grids)和拓扑法等。

2局部路径规划

局部路径规划又称动态路径规划，依赖于传感器的信息，是未知或部分未知，

即障碍物的尺寸、行状和位置等信息必须通过传感器获得。局部路径规划的主要方法有人工势场法Artificial

2003年3月

第21卷第1期　长沙铁道学院学报

JOURNALOFCHANGSHARAILWAYUNIVERSITY　Mar.2003

文章编号:100022499(2003)0120052205

平面移动机器人最短路径规划的几何算法研究

易　晟,樊晓平,罗　熊Ξ

(中南大学自动化工程研究中心,湖南长沙　410075)

摘　要:平面移动机器人最短路径规划算法在许多领域有着十分广泛的应用.利用图论和Dijkstra算法研究了在由大尺度简单多边形(只在公共顶点相交的边组成的多边形)障碍物组成的平面场景中,平面移动机器人最短路径规划的几何算法,编制了仿真实现程序,给出了仿真结果.

关键词:移动机器人;最短路径规划;多边形;凸凹性;Dijkstra算法

中图分类号:TP24　　　文献标识码:A

StudyonGeometricAlgorithmofShortestPath

PlanningforPlanarMobileRobot

YISheng,FANXiao2ping,LUOXiong

(ResearchCenterforAutomationEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)

Abstract:S

本科毕业设计 题目：

学 院: 专 业: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期:

移动机器人FastSLAM算法研究

武汉科技大学本科毕业设计

摘 要

移动机器人同时定位与地图创建是实现未知环境下机器人自主导航的关键性技术，具有广泛的应用前景，也是目前机器人研究的热门课题之一。基于卡尔曼滤波器的SLAM算法有计算的复杂性以及对数据融合误差非常敏感的缺点，使其不能再实际环境中得到广泛应用。

为解决传统SLAM算法的缺陷，介绍了一种基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的FastSLAM方法，该方法将SLAM问题分解为对机器人姿态和路标在地图中的位置的递归算法。每一粒粒子都有对应的地图，再将地图估计分解成N个独立的特征估计，路径估计采用粒子滤波器，地图估计采用扩展卡尔曼滤波器。

FastSLAM有机地将粒子滤波器与卡尔曼滤波器集成在一起，鲁棒性地解决数据关联和多目标跟踪问题，其时间消耗与路标的数量成对数关系，计算量小，用时短。

基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的FastSLAM算法是一种高效的机器人同步定位和绘制地图的算法，其具有高效性和准确性，该方法使用提高了机器人地图创建

多移动机器人通信技术综述

多移动机器人通信技术综述

孙亮１　　张永强２　　乔世权２

１．　河北科技大学人事处　　０５００１８２．　河北科技大学信息科学与工程学院

移动机器人技术是近年来发展起来的一门综合学科，集中了机械、电子、计算机、自动控制等多学科最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。随着移动机器人在各领域的应用，人们对

［１］

器人系统中各机器人了解其它机器人的意图、目标和动作以及当前环境状态等信息，进而进行有效的磋商，协作完成任务。机器人之间的通信一般分为隐式通信和显式通信两类。

隐式通信系统通过外界环境和自身传感器来获取所需的信息并实现相互之间的协作，机器人之间没有直接进行信息交换。在隐式通信中机器人在环境中留下某些特定信息，其通过传感器获取外界环境信息的同时，也可能获取到其它的机器人遗留下的信息。此多机器人系统中，各机器人之间不存在数据的显式交换，所以无法使用一些高级的协调协作策略，降低了完成复杂任务的能力。

使用显式通信的多机器人系统利用特定的通信介质，快速有效地完成各机器人间信息的交互，实现许多在隐式通信下无法完成的高级协调协作策略。但由于多机器人系统在通信的实时性、可靠性等方面有特殊要求，所以针对适用于多机器人系统分布式控制结构的特定环境

华 中 科 技 大 学 研究生课程考试答题本

考生姓名 考生学号 系、年级 类 别 考试科目 智能移动机器人 考试日期 2014年12月26日

评 分

题 号 得 分 题 号 得 分

总 分： 评卷人：

注意：1、无评卷人签名试卷无效

2、必须用钢笔或者圆珠笔阅卷，使用红色。用铅笔阅卷无效

（双面打印）

Control Architectures for Intelligent

Mobile Robots

Abstract. Control architecture is a very important concept for the design of intelligent mobile robots. This article has

第39卷增刊(I)　2009年9月

　　　　　　自然科学版东南大学学报()JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)　Vol.39Sup(I)Sept.2009基于改进势场法的移动机器人避障路径规划

刘春阳　程亿强　柳长安(华北电力大学计算机科学与技术学院,北京102206)

摘要:分析了机器人路径规划方法中的人工势场法的不足,提出了改进势场法.该方法改进了斥力函数,增加了安全距离并将障碍物的影响距离根据障碍物的密集程度设置成一个动态值,并解决了抖动问题.针对局部极小问题采用虚拟障碍的概念,虚拟障碍是靠近局部极小点,用于把机器人从局部极小点区域驱逐出去,从而脱离局部极小并成功绕过障碍物到达目标点.改进势场法成功地应用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划中,仿真实验证明了该方法的正确性和有效性.

关键词:移动机器人;路径规划;改进势场法

中图分类号:TP24　　文献标识码:　　文章编号:1001-0505(2009)增刊(I)-0116-05

Anti-collisionpathplanningformobilerobot

basedonmodifiedpotentialfieldmethod

Liu

南昌航空大学科技学院学士学位论文

轮式移动机器人的结构设计

摘要：本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人

的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、控制芯片的选择。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。 本文对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择；齿轮的设计计算和校核；前后减震系统以及转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。对轮式移动机器人的运动学特性进行了分析，建立了不考虑滑行、刹车等的轮式移动机器人的运动学模型。 最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮式机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。

关键字：轮式移动机器人 运动学模型 结构设计

指导老师签名：

1

南昌航空大学科技学院学士学位论文

The structu

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

摘 要

本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。

文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算、校核，主要包括：驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计；齿轮的设计计算和校核；转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人，设计了驱动模块。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。

最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定、可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。

关键词：轮式移动机器人(WMR)；硬件；非完整约束；驱动模块

-I-

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）

Abstract

In