轮式移动机器人的轨迹规划研究
发布时间：2021-07-21 19:41
本文以提升轮式移动机器人自主运行能力为目标,深入研究了轮式移动机器人路径规划及轨迹生成问题,提出了改进型RRT路径规划算法和基于模型预测控制的多约束轨迹生成方案。本文的主要工作可归纳如下:首先,分析轮式移动机器人运动过程,建立其运动学模型。针对模型非线性的特点,采用泰勒级数展开方法对模型进行了线性化处理,得到轮式移动机器人的线性时变数学模型,为后续轨迹生成奠定了基础。然后对轮式移动机器人轨迹规划问题中的各种约束条件进行分析,并给出相应的数学描述。然后,研究轮式移动机器人常用路径搜索算法,对比各种方法优缺点,结合轮式移动机器人路径搜索的多约束问题以及对搜索速度的要求,确定本文路径搜索方案。针对经典RRT算法得到的路径具有重复性差和不平直等缺点,对经典RRT算法进行改进,设计了基于概率P的多步长RRT算法进行路径搜索,在保证轮式移动机器人避障的前提下,通过增加随机点向目标点生长的概率大大减小了计算量。为便于轨迹生成,采用smooth算法对得到的路径进行了平滑处理。最后通过与原始RRT算法在两种工作环境下的对比实验,验证了改进RRT算法的优越性。最后,基于模型预测控制的滚动优化思想,并利用轮...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
好奇号火星探测车Fig.1-1CuriosityMarsExplorationVehicle
图 1-1 好奇号火星探测车Fig. 1-1 Curiosity Mars Exploration Vehicle图 1-2 嫦娥三号月球探测器Fig. 1-2 Chang'e 3 Moon detector1.3 国内外研究现状1.3.1 WMR 发展现状
图 1-3 iRobot 560 清洁机器人Fig. 1-3 iRobot 560 Roomba Vacuum Robot图 1-4“龙行者”机器人Fig. 1-4 Dragonwalker Robot
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三阶贝塞尔曲线的AGV轨迹规划研究[J]. 刘学问,陶钧,徐海巍. 工业控制计算机. 2018(01)
[2]未知环境下智能汽车轨迹规划滚动窗口优化[J]. 张琳,章新杰,郭孔辉,王超,刘洋,刘涛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
[3]采用碰撞测试和回归机制的非完整约束机器人快速扩展随机树运动规划[J]. 张波涛,李加东,刘士荣. 控制理论与应用. 2016(07)
[4]关于轮式机器人路径规划控制仿真[J]. 陈薇,蒋旭云. 计算机仿真. 2016(05)
[5]机器人的现状及发展趋势[J]. 胡师柿,宋春华. 科技经济导刊. 2016(10)
[6]复杂环境下基于RRT的智能车辆运动规划算法[J]. 杜明博,梅涛,陈佳佳,赵盼,梁华为,黄如林,陶翔. 机器人. 2015(04)
[7]一种新的实时智能汽车轨迹规划方法[J]. 付骁鑫,江永亨,黄德先,黄开胜,王京春,陆耿. 控制与决策. 2015(10)
[8]中国机器人产业发展现状与展望[J]. 曲道奎. 中国科学院院刊. 2015(03)
[9]基于视觉的轮式移动机器人导航问题研究[J]. 吴建民,王民钢. 计算机工程. 2014(08)
[10]基于多智能体粒子群的快速碰撞检测算法研究[J]. 付跃文,梁加红,李猛,刘全平. 系统仿真学报. 2013(08)
博士论文
[1]轮式机器人的移动系统建模及基于模型学习的跟踪控制研究[D]. 宋兴国.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[2]移动机器人路径规划算法的研究与应用[D]. 莫栋成.江南大学 2014
[3]基于RRT算法的非完整移动机器人运动规划[D]. 李加东.华东理工大学 2014
[4]基于栅格地图的月球车任务层路径规划及平滑处理[D]. 束磊.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于RRT的复杂环境下机器人路径规划[D]. 李威洲.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于人机智能融合的移动机器人路径规划方法研究[D]. 刘多能.国防科学技术大学 2011
[7]移动机器人导航中的路径规划与运动控制技术研究[D]. 王川.武汉科技大学 2009
[8]非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题研究[D]. 崔洪菊.大连海事大学 2007
本文编号：3295649
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
好奇号火星探测车Fig.1-1CuriosityMarsExplorationVehicle
图 1-1 好奇号火星探测车Fig. 1-1 Curiosity Mars Exploration Vehicle图 1-2 嫦娥三号月球探测器Fig. 1-2 Chang'e 3 Moon detector1.3 国内外研究现状1.3.1 WMR 发展现状
图 1-3 iRobot 560 清洁机器人Fig. 1-3 iRobot 560 Roomba Vacuum Robot图 1-4“龙行者”机器人Fig. 1-4 Dragonwalker Robot
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三阶贝塞尔曲线的AGV轨迹规划研究[J]. 刘学问,陶钧,徐海巍. 工业控制计算机. 2018(01)
[2]未知环境下智能汽车轨迹规划滚动窗口优化[J]. 张琳,章新杰,郭孔辉,王超,刘洋,刘涛. 吉林大学学报(工学版). 2018(03)
[3]采用碰撞测试和回归机制的非完整约束机器人快速扩展随机树运动规划[J]. 张波涛,李加东,刘士荣. 控制理论与应用. 2016(07)
[4]关于轮式机器人路径规划控制仿真[J]. 陈薇,蒋旭云. 计算机仿真. 2016(05)
[5]机器人的现状及发展趋势[J]. 胡师柿,宋春华. 科技经济导刊. 2016(10)
[6]复杂环境下基于RRT的智能车辆运动规划算法[J]. 杜明博,梅涛,陈佳佳,赵盼,梁华为,黄如林,陶翔. 机器人. 2015(04)
[7]一种新的实时智能汽车轨迹规划方法[J]. 付骁鑫,江永亨,黄德先,黄开胜,王京春,陆耿. 控制与决策. 2015(10)
[8]中国机器人产业发展现状与展望[J]. 曲道奎. 中国科学院院刊. 2015(03)
[9]基于视觉的轮式移动机器人导航问题研究[J]. 吴建民,王民钢. 计算机工程. 2014(08)
[10]基于多智能体粒子群的快速碰撞检测算法研究[J]. 付跃文,梁加红,李猛,刘全平. 系统仿真学报. 2013(08)
博士论文
[1]轮式机器人的移动系统建模及基于模型学习的跟踪控制研究[D]. 宋兴国.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]基于模型预测控制的无人驾驶车辆轨迹跟踪控制算法研究[D]. 孙银健.北京理工大学 2015
[2]移动机器人路径规划算法的研究与应用[D]. 莫栋成.江南大学 2014
[3]基于RRT算法的非完整移动机器人运动规划[D]. 李加东.华东理工大学 2014
[4]基于栅格地图的月球车任务层路径规划及平滑处理[D]. 束磊.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于RRT的复杂环境下机器人路径规划[D]. 李威洲.哈尔滨工程大学 2012
[6]基于人机智能融合的移动机器人路径规划方法研究[D]. 刘多能.国防科学技术大学 2011
[7]移动机器人导航中的路径规划与运动控制技术研究[D]. 王川.武汉科技大学 2009
[8]非完整移动机器人的轨迹跟踪控制问题研究[D]. 崔洪菊.大连海事大学 2007
本文编号：3295649
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