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《哈尔滨理工大学》 2007年
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智能优化算法研究及其在移动机器人相关技术中的应用

王海英  
【摘要】: 移动机器人的研究始于上世纪60年代末期,移动机器人是典型的自主式智能系统,是高技术领域中的一个热点,是计算机人工智能、机器人学、控制理论和电子技术等多个技术学科交叉的产物,不仅有着潜在的十分诱人的应用价值和商业价值,而且对它的研究本身也是对智能化技术的挑战,使移动机器人的发展为各种智能化技术和方案的研究提供了优良的试验平台。目前,虽然对移动机器人相关技术的研究已取得了大量的成果,但还有很多关键理论和实际问题有待解决和完善。因此,进行移动机器人相关技术的研究,实现移动机器人的全智能化具有实际意义。目前的研究表明,要研制出在未知或复杂的变化环境下全自主式的移动机器人尚不可能,但在移动机器人智能化的过程中,人机交互也随之智能化。进入二十世纪九十年代,以研制高水平的环境信息传感器、信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术和真实环境下的规划技术为标志,展开了移动机器人更高层次的研究。 本文以移动机器人的建模与仿真、路径规划、传感器信息融合为研究任务,主要研究与移动机器人相关技术的智能优化算法及应用。移动机器人相关技术主要是指:静态的或者变化的已知、部分己知和未知环境下移动机器人路径规划的理论、方法与关键技术;环境建模与定位方法;与移动机器人相关的智能算法的基础理论与实现方法,主要的研究内容为: 1.在研究遗传算法、免疫算法、克隆选择算法以及量子算法等智能优化算法的基础上,着重研究了这些智能优化算法的混合,对免疫遗传算法、免疫克隆选择算法及量子遗传算法进行了算法设计与收敛性分析,通过算例仿真得知,混合的智能优化算法优于单一算法,具有很强的鲁棒性,寻优速度快,收敛性强等特点。 2.对多传感器信息融合的方法、结构和层次进行了深入的分析和比较,采用自适应加权融合算法,实现基于超声波传感器和红外传感器信息的融合,使移动机器人能自主避障和导航。 3.通过建立轮式自主运行移动机器人的运动学和动力学模型,获得其位置、速度的表达式,分析其能控性和稳定性,采用遗传算法对移动机器人的PID参数进行整定,以实现对移动机器人运动的精确控制。同时对移动机器人系统总体结构和各子系统模型进行了设计。 4.着重研究了遗传算法、量子遗传算法、免疫算法以及免疫克隆算法等智能优化算法在移动机器人路径规划中的应用与实现,以解决移动机器人在动态和非结构环境下路径规划的难题。
【学位授予单位】:哈尔滨理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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2 卢艳;徐雪松;;动态光照条件下足球机器人视觉目标的识别[J];计算机仿真;2013年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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2 张涛;基于改进粒子群算法的灭火机器人路径规划研究[D];西安科技大学;2011年
3 丁锐;免疫优化算法在正交小波盲均衡中的应用研究[D];安徽理工大学;2012年
4 刘亚威;基于QPSO的带障碍空间路径规划研究[D];河南工业大学;2011年
5 陈曦;基于免疫算法的工业机器人路径规划研究[D];中南大学;2012年
6 王维;改进型人工免疫算法的移动机器人路径规划研究[D];西安科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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3 刘冰;人工免疫算法及其应用研究[D];重庆大学;2004年
4 陈俊风;多传感器信息融合及其在机器人中的应用[D];哈尔滨理工大学;2004年
5 宋长会;移动机器人控制系统设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 高迟;张恒;阎勤劳;薛少平;;基于工作目标区图的大蒜播种机器人的路径规划[J];安徽农业科学;2012年04期
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10 胡琰;李国岫;李少鹏;;发动机匹配优化算法的研究[J];北京交通大学学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 李枚毅;;并发定位与建图的多目标免疫进化算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王锡淮;杨英;肖健梅;;量子遗传算法在物流配送计划中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 王希彬;赵国荣;潘爽;;无人机视觉同时定位与地图创建技术综述[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
8 朱正;刘士荣;张波涛;;一种基于改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 粟晓玲;史银军;;基于水资源转化模拟的内陆河流域水资源优化配置研究[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
10 张远安;张春荣;强勇;;基于相位编码信号的MIMO雷达正交波形设计的研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
7 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
8 王大伟;基于免疫的入侵检测系统中检测器性能研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 岑健;基于人工免疫系统的机组复合故障诊断技术研究[D];华南理工大学;2010年
10 魏建香;学科交叉知识发现及其可视化研究[D];南京大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋慧;改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
7 齐晓飞;基于路径识别的机器人视觉导航技术的研究[D];长春理工大学;2010年
8 李志欣;智能轮式移动机器人的控制系统设计[D];辽宁师范大学;2010年
9 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
10 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于桂君,习重华;基于Atmega128嵌入式控制器的设计[J];兵工自动化;2004年06期
2 张睿萍;;视频监控系统关键技术研究[J];兵工自动化;2008年03期
3 梁启联,周正,刘泽民;基于递归神经网络的盲均衡算法的改进[J];北京邮电大学学报;1997年04期
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5 雷艳敏;冯志彬;;改进的势场栅格法在机器人路径规划中的应用[J];长春大学学报;2009年02期
6 刘学锋,孟令奎,李少华,赵春宇,黄长青;基于栅格GIS的最优路径分析及其应用[J];测绘通报;2004年06期
7 谈国新;一体化空间数据结构及其索引机制研究[J];测绘学报;1998年04期
8 刘锋;葛临东;吴业进;薛富强;;一种基于实数编码遗传算法的常模盲均衡[J];电讯技术;2008年10期
9 方帅,胡英,徐心和;集控式足球机器人视觉子系统的关键技术[J];东北大学学报;2003年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;免疫进化计算理论及应用[D];西安电子科技大学;2001年
2 王峰;基于高阶统计量的水声信道盲均衡理论与算法[D];西北工业大学;2003年
3 李霞;水声通信中的自适应均衡与空间分集技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 戴光明;避障路径规划的算法研究[D];华中科技大学;2004年
5 方帅;计算机智能视频监控系统关键技术研究[D];东北大学;2005年
6 肖瑛;基于水声信道的盲均衡算法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 郑日荣;基于欧氏距离和精英交叉的免疫算法研究[D];华南理工大学;2004年
8 秦莉娟;基于内容的自动视频监控研究[D];浙江大学;2006年
9 段华;室外移动机器人视觉导航关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 张雪萍;基于群集智能的带约束条件空间聚类分析研究[D];解放军信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 隋岩;智能移动机器人路径规划方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吴昳恬;基于免疫算法的TSP问题求解[D];苏州大学;2010年
3 刘琼;智能优化算法及其应用研究[D];江南大学;2011年
4 岳克强;智能优化算法及在通信中的应用研究[D];杭州电子科技大学;2009年
5 马康红;水声数字通信系统研究[D];西北工业大学;2001年
6 戴皓;Robocup中型组机器人控制体系结构和驱动系统的设计与实现[D];北方工业大学;2004年
7 杜安红;障碍环境中路径规划算法研究[D];中国地质大学;2004年
8 叶臻;高速水声通信系统中的信道均衡技术[D];西北工业大学;2005年
9 黄鹤;部分环境信息已知的智能机器人路径规划方法研究[D];南京理工大学;2005年
10 周泉;人工免疫系统理论及免疫克隆优化算法研究[D];湖南大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 孙莹莹;张磊;;基于超声波网络定位系统的机器人全局路径规划[J];计算机应用;2010年S1期
2 蒲兴成;张军;张毅;;基于时变适应度函数的改进粒子群算法及其在移动机器人路径规划中的应用[J];计算机应用研究;2010年12期
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4 陈滔滔;李坤和;杜晓荣;;基于改进型BP网络的自动寻路设计与实现[J];计算机工程与设计;2013年11期
5 梁瑾;宋科璞;;神经网络在移动机器人路径规划中的应用[J];系统仿真学报;2010年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 全姗姗;考虑路径优化的输电网规划研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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3 李朋;吸盘式微小研抛机器人的研究[D];吉林大学;2009年
4 黄永锋;机器人实时避障研究与嵌入式控制系统设计[D];成都理工大学;2010年
5 王迎春;一种球形月球探测机器人的机构设计与路径规划研究[D];北京邮电大学;2010年
6 潘迁;基于改进蚁群算法的搜救机器人路径规划[D];武汉理工大学;2012年
7 卢超;一种基于粒子群算法的避障消防自动化小车[D];中南大学;2012年
8 张瑞东;轮式移动机器人控制系统研究与实现[D];河北工程大学;2012年
9 王军艳;基于粒子群优化算法的移动机器人路径规划的研究[D];中原工学院;2012年
10 杜舰;基于视觉的火灾探测系统研究[D];大连海事大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛立峰;静电声和超声传感器的进展(英文)[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年03期
2 陈一虹,颜东,张洪钺;自适应卡尔曼滤波实时性研究及其应用[J];北京航空航天大学学报;1996年02期
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5 金峰,蔡鹤皋;数据融合与传感器建模[J];传感器技术;1999年06期
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10 孙皓莹,蒋静坪;基于参数估计的多传感器数据融合[J];传感器技术;1995年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王磊;免疫进化计算理论及应用[D];西安电子科技大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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2 戈新良;基于多种传感器信息融合的移动机器人的环境辨识[D];河北工业大学;2003年
3 刘兴荣;用于移动机器人的立体视觉技术[D];河北工业大学;2003年
4 唐晓琪;基于思维进化算法的神经网络仿人智能控制策略在倒立摆系统中的研究[D];太原理工大学;2003年
5 田金;水泥生料配料控制方案对主要原料适应性的仿真研究[D];中国建筑材料科学研究院;2004年
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1 刘先恩;赵学敏;李岩;郝伟;闫连柱;赵瑞超;;基于多传感器的移动机器人路径规划[J];计算机工程;2008年08期
2 田静;黄亚楼;刘作军;;基于电路地图的带拖车移动机器人路径搜索[J];机器人;2005年06期
3 肖本贤;刘刚;余雷;余炎峰;陈昊;;基于MMAS的机器人路径规划[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年01期
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5 毕慧敏;董海鹰;;改进遗传算法在机器人路径规划中的应用[J];兵工自动化;2006年04期
6 於时才;梁治钢;李海龙;;基于免疫遗传算法的移动机器人路径规划[J];微计算机信息;2008年02期
7 秦硕;朱凡;刘永学;麻忠文;;多UAV协同路径规划研究[J];系统仿真学报;2008年23期
8 谈士力,龚振邦,万德钧;壁面移动机器人随机障碍避碰路径规划研究[J];应用科学学报;1997年03期
9 陈宗海;月球探测器路径规划的基于案例的学习算法研究[J];航空计算技术;2000年02期
10 张宏远,方宗德,傅卫平,王会丽;基于Petri网的AGV路径规划方法[J];组合机床与自动化加工技术;2001年07期
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1 马玉林;闫庆辉;付宜利;;复杂障碍环境下轮式移动操作机路径规划算法[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
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4 杨泽青;刘丽冰;谭志洪;刘伟玲;;自适应遗传算法在柔性检测路径规划中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 周惠友;郭海英;钟廷修;;液压集成块的虚拟设计[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集[C];2000年
6 段莉琼;崔铁军;雷大伟;;汽车自导航系统中加入道路转向限制的最短路径算法[A];全国测绘与地理信息技术研讨交流会专辑[C];2003年
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9 黄鹏;杨鹏;黄军雷;刘作军;;几种运动规划策略在机器人足球中的应用[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年
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4 曹乙帆;6大GPS采购建议 寻觅最佳行车导航方案[N];电子资讯时报;2007年
5 浙江大学 潘志庚李永青;在虚拟世界中体验奥运[N];计算机世界;2007年
6 张晔;首个智能交通项目建成[N];科技日报;2007年
7 李军;中寰导航快易行昨天亮相[N];人民邮电;2004年
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10 ;“城际通”破解交通难题[N];江苏经济报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王海英;智能优化算法研究及其在移动机器人相关技术中的应用[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 杨劲秋;智能优化算法评价模型研究[D];浙江大学;2011年
3 史春雪;海底钴结壳采矿车路径规划主要技术研究[D];中南大学;2011年
4 牛磊;受限环境下基于空间拓扑关系推理的三维路径规划研究[D];武汉大学;2010年
5 彭飞;约束条件下的船舶装配拆卸随机采样路径规划研究[D];华中科技大学;2013年
6 洪伟;移动机器人系统中分布式传感器信息融合方法及路径规划问题的研究[D];吉林大学;2004年
7 辛江慧;探测车自适应障碍识别与路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
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9 殷巧玉;量子智能优化算法及其在电机优化应用中的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
10 王建军;手术针穿刺软组织的建模及路径规划研究[D];中国科学技术大学;2013年
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4 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 隋玲玲;复杂未知环境下机器人路径规划算法研究[D];复旦大学;2010年
6 王迎春;一种球形月球探测机器人的机构设计与路径规划研究[D];北京邮电大学;2010年
7 谷燕子;移动机器人路径规划技术研究[D];河南科技大学;2011年
8 李科迪;智能汽车宏观路径规划方法研究[D];吉林大学;2011年
9 王鹏;航空旅行路径规划问询系统的研究与实现[D];沈阳工业大学;2003年
10 彭展;基于快速扩展随机树的机器人路径规划算法仿真实验平台研究[D];中南大学;2004年
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