基于奔向虛擬目標的移動機器人行為協調避障方法研究.pdf

1、隨著技術的革新，機器人的應用領域不斷拓展，人們對于帶有環(huán)境感知、自主規(guī)劃路徑的自主式移動機器人需求不斷增加，自主式移動機器人逐漸成為機器人研究領域中的熱點問題受到廣泛研究。由于未知環(huán)境中有可能存在靜態(tài)或動態(tài)的障礙物，避障規(guī)劃算法應該能保證自主式移動機器人無碰撞的完成預定的任務。因此未知環(huán)境中障礙物的建模方法及機器人對未知環(huán)境中靜態(tài)、動態(tài)障礙物的避障規(guī)劃成為必須解決的關鍵問題。同時，避障規(guī)劃算法能夠在完成避障的同時保證機器人的軌跡盡可能的

2、平滑，減少機器人的轉動。針對以上問題，本文開展以下工作：
　　首先，針對未知環(huán)境中障礙物的建模問題，結合極坐標矢量法的原理，對機器人通過激光測距儀所獲得的信息進行存儲和處理。首先對機器人的局部環(huán)境進行建模，然后對局部環(huán)境中的障礙物進行建模，獲得初步的障礙物的集合，對兩障礙物間距小于安全距離的兩障礙物進行合并處理，獲得最終的障礙物模型，該方法具有數據處理方便且存儲量小的優(yōu)點。
　　其次，針對機器人對運動障礙物的避障過程中轉向能

3、力過小的問題，在現有行為動力學模型的基礎上結合障礙物的速度信息進一步提高機器人的轉向能力。同時針對滿足一定條件下的運動障礙物，現有行為動力學方法使得機器人可能出現無法成功避開運動障礙物的問題，在提出運動障礙物劃分條件的基礎上，結合現有行為動力學模型，設計新的避障行為：奔向虛擬目標行為和運動障礙物避障行為，在同一仿真環(huán)境下，通過MATLAB仿真進行對比說明所提出改進及新的避障行為能夠在保證安全距離的條件下安全避開障礙物。
　　最后，

4、針對避障過程中的行為協調問題，解決現有基于競爭的行為協調方法，無法對行為進行擴展的不足，及競爭交互因子、競爭優(yōu)勢因子和弛豫時間參數選擇較為困難的缺點，提出粒子群算法進行行為協調，設計合適的評價函數。通過改變行為權值的大小影響評價函數中機器人方向角的大小。適應度函數綜合考慮機器人目標方向角、障礙物方向角、其他機器人方向角以及機器人與障礙物距離的因素。與采用基于競爭的協調方法通過同一仿真環(huán)境下的對比證實采用粒子群的行為協調方法能夠使機器人避