未知环境条件下机器人的避障研究

发布时间：2017-03-19 12:03

  本文关键词：未知环境条件下机器人的避障研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们工作和生活环境越来越复杂,在不确定因素越来越多的情况下,机器人实际使用当中在未知环境下如何准确及时的避开障碍,成为移动机器人研究领域的一个热点和难点。实时避障任务就是机器人在行走中能够成功躲避各种各样的障碍,并顺利到达指定地点。本文以机器人为研究对象,对近年来机器人的发展趋势做了简单介绍,针对目前国内外机器人的各种避障算法的研究现状和分类进行了简要总结,同时对在实际避障任务中机器人经常会使用到的相关传感器的原理和性能以及各种控制策略的差别做了相关介绍。本文首先介绍了人工势场法的基本原理和特点,并对经典人工势场法存在的问题:目标不可达、路径震荡、局部极小值问题以及产生的原因进行了详细的分析。其次,通过把机器人与目标点的位置关系引入到斥力势函数当中,并重新定义引力和斥力,解决了目标不可达的问题。随后再把机器人与目标点的相对速度和机器人与障碍物的相对速度分别引入到改进后的引力势函数和斥力势函数中去,解决了机器人在运动过程中遇到目标点或障碍物是运动的导致避障效果不佳的问题。最后,针对传统人工势场法常出现的机器人在狭小通道内以及机器人在工作环境中存在大型障碍物的情况下导致的避障困难,目标点旁存在一个或多个障碍物引起的目标不可达等问题,利用改进的人工势场算法并且通过Matlab2014平台进行仿真实验,验证了改进后的方法的有效性,机器人成功的完成了避障任务。
【关键词】：机器人 动态避障 人工势场法 反应式 目标不可达
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 课题研究的目的和意义8-10
• 1.3 机器人动态避障的国内外发展状况及发展趋势10-16
• 1.3.1 机器人动态避障国内外现状10-13
• 1.3.2 机器人动态避障技术的分类13-16
• 1.3.3 机器人动态避障未来的发展趋势16
• 1.4 论文的主要内容及章节安排16-18
• 第2章 移动机器人相关知识及控制策略分析18-28
• 2.1 传感器简介18-21
• 2.1.1 超声传感器18-20
• 2.1.2 红外传感器20
• 2.1.3 视觉传感器20-21
• 2.2 环境建模21-25
• 2.3 机器人控制策略简介25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 人工势场法的问题分析28-37
• 3.1 人工势场法理论28-32
• 3.1.1 引力势函数29
• 3.1.2 斥力势函数29-30
• 3.1.3 全局势场函数30-32
• 3.2 人工势场算法的特点32
• 3.3 传统人工势场法的局限性32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 未知环境条件下机器人的动态避障37-50
• 4.1 人工势场法的改进37-40
• 4.2 动态人工势场法的改进40-44
• 4.2.1 动态引力势场函数的改进40-41
• 4.2.2 动态斥力势函数的改进41-43
• 4.2.3 动态全局势场函数43-44
• 4.3 仿真实验44-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 结论50-52
• 参考文献52-56
• 在学研究成果56-57
• 致谢57

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本文编号：256004