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《长春工业大学》 2010年
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自主移动机器人路径规划方法研究

余光伟  
【摘要】:随着计算机、微电子、信息处理及智能控制的快速发展,机器人技术也在逐步深入和细化。移动机器人作为机器人技术的重要领域,正越来越多地受到人们的关注,研究领域已涉及机械工程、计算机、传感器技术、机器视觉、自动控制、人工智能等诸多学科。其中,路径规划是移动机器人技术研究中的一个关键问题,任务就是在具有障碍物的环境中,按照一定的评价标准,寻找一条从起始位置到目标位置的无碰撞路径。本文针对移动机器人的全局路径规划进行了如下研究: 首先,对移动机器人的发展历史和研究方向做了简要的回顾与介绍,综合国内外的有关文献,阐述了移动机器人路径规划的研究现状,并详细介绍了机器人路径规划的理论及研究方法。 其次,在VC环境下对机器人的路径规划进行了算法仿真试验。采用栅格法对机器人进行环境建模,栅格大小取决于机器人自身的大小,用10×10的栅格模拟机器人的工作环境,若某一栅格范围内不含任何障碍物,则称此栅格为自由栅格,反之,称为障碍栅格。采用遗传算法进行路径搜索,以最短路径作为评价准则进行判定,并增加多种算子来增强遗传算法的路径搜索性能。确定机器人的初始位置和目标位置,并且保持不变,通过任意设定障碍物栅格的位置,进行仿真试验取得了良好的路径规划效果.。 最后,把上述路径规划方法应用到AS-R能力风暴机器人上进行了实验研究。AS-R机器人是双轮驱动式室内自主移动机器人,是模块化构成,具有开放性的开发平台。但是AS-R机器人本身只带一些简单的实验程序,而对于路径规划等一些研究机器人的重要问题,则需要用户自己开发。本文的具体做法是在平面上取一方形区域,然后对其进行栅格化,考虑到AS-R的实际大小,每个栅格大小取50cm×50cm,得到5×5的栅格化地图作为AS-R的运行空间。采用遗传算法进行路径搜索,通过实验,在任意设置障碍物的情况下,都能搜寻到一条无碰撞的最短路径,所得的规划路径用于AS-R机器人,对其进行运动控制,能够很好地实现机器人的路径跟踪。说明这种路径规划方法具有可行性,用于实际机器人上能取得有效的路径规划结果。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

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