环境探测的多机器人路径规划研究

【摘要】： 多机器人协调合作是多机器人系统中一个重要部分。与单个复杂机器人相比,多机器人系统具有设计周期短,系统可靠性高,任务执行效率高,适应任务空间分布等优点。但必须要有好的协作算法对它们执行任务进行协调,避免相互干扰和相互冲突,这样才能发挥多机器人系统的整体优势。 路径规划作为移动机器人研究领域的一个主要研究方向,主要指机器人如何有效利用环境信息,规划一条适当的从起点到终点的避障运动路径。它是机器人执行各种任务的基础,反映了机器人在运动过程中与周围环境的交互能力。为此,本论文针对智能机器人的环境探测任务,提出了基于环境探测的多机器人路径规划算法。 首先介绍了多机器人的发展概况及其路径规划方法。在总结前人经验的基础上,针对多机器人环境探测问题,基于环境栅格地图,建立了多机器人系统运动模型,分别提出了已知环境和未知环境的多机器人路径规划算法。对于已知环境,基于广义Voronoi图和中轴图,提出了具有分区优化算法的全局路径规划算法,并且使用拓扑结构深度优先算法和Dijsktra算法进行了路径优化,实现了多机器人全覆盖探测最短路径规划。在未知环境中,建立了动态终点目标探测策略,结合A*算法给出了多机器人的局部路径规划算法,提出了相应的冲突解决机制和避障机制。最后,运用MATLAB进行仿真,验证了多机器人全局路径规划算法和局部路径规划算法的有效性和可行性。