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基于环境参照与动作元的自主载体规划研究与实现

金兰  
【摘要】:规划是中心决策体系结构里机器人完成人们赋予任务的核心,规划与环境建模共同地决定着构成系统的环境适用性、复杂环境处理能力和导航监控的快捷、灵便等等,而且同人机接口一起还将直接地制约着用户对系统的接受程度。规划目标就是使机器人依照设定评价准则,寻找完成既定任务的最佳行走路线与动作序列,以及行走、作业、感知与驱动单元间的彼此时序配合。实验系统将规划与环境参照、传感器信息融合、常识、经验利用相结合,摆脱了中心决策对环境认识的严苛要求,引入了行为包容体系结构针对紧急事件的快速反应,依此自如应对完全已知、部分已知或完全未知等多种环境条件下的安全、无碰撞行走。这样,不但有望将经典中心决策与行为包容融为一起,同时更加广泛地扩展机器人实用领域。 本文通过简要分析当前机器人规划普遍存在问题,阐明了动作元思想应用于路径规划的实用价值,深入地论述了动作元规划面临的难题及其解决方案。经过对系统整体设计构思、框架结构,以及各功能模块职能划分等进行深入、细致地分析之后,提出了符合客观实际,并且切实可行的技术路线与实施策略。 系统首先在环境区块连通知识基础上进行空间级路径规划,得出选取评价准则下的可行路径,并施行基于驱动简便性路径优化。随之,行走动作元轨迹规划模块参照载体特性及任务完成满意指标,用插补段代替不合理或不可实现行走,根据路线近旁环境边界、障碍分布制定基于安全性、快速性的各处行走速度变化规律,并将其付诸监控实施。在系统实现中,给出了适合本课题的多搜索算法综合体,建立了原地转向型载体运动学模型,而且提出了新的路线插补方法。除此之外,还研究了不同驱动单元间的动配合问题,探讨了故障解决方案,并在原有工作基础上改进了动作元规划方法,使其能够更加灵活地应用于各类环境条件。最后,给出了实验系统运行、测试结果,指出了当前尚存局限与不足,并结合学科发展趋向,提出了今后打算与奋斗目标。


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1 刘岩波;基于任务紧迫性与环境约束的机器人行走轨迹规划[D];沈阳工业大学;2009年
2 金兰;基于环境参照与动作元的自主载体规划研究与实现[D];沈阳工业大学;2006年
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