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局部未知环境下移动机器人路径规划方法的研究与实现

赵勃  
【摘要】: 路径规划是移动机器人技术研究领域中的重要问题之一,也是机器人学中研究人工智能问题的一个重要方面,其主要任务是在机器人所处的环境中寻求一条从起始点到目标点的满足一定条件的无碰撞路径。本文用模糊控制方法解决了一种局部未知环境下的机器人路径规划问题。 本文在阅读了大量有关移动机器人路径规划方法的文献的基础上,分析了智能控制方法在移动机器人路径规划问题上的应用,提出了一种基于模糊逻辑的机器人路径规划方法,设计了机器人转角和速度的二级模糊控制规则,并用基于目标最短路径对模糊控制规则进行优化,获得机器人转角的优化模糊控制表。用MATLAB仿真验证了模糊规则的有效性。 对于不同障碍物的避障过程会出现不同的问题,本文根据不同类型的障碍物设计了相应的避障方法。对于凸形障碍物,设计了对直线判断的方法,解决了“之”字形路线问题;对于凹形障碍物,提出了一种新方法解决“死循环”问题。本文还提出一种基于仿生原理的回程方式,使机器人在回程中节省了时间和距离。用MATLAB仿真验证了避障方法的有效性。 为了进一步验证路径规划方法,用JAVA 3D搭建了虚拟环境平台,用JAVA语言编写了路径规划算法,实现了机器人模型在虚拟环境中的路径规划仿真。 最后通过基于超声传感器的轮式机器人在不同类型障碍物环境下的避障实验,验证了路径规划方法的有效性。


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