移动机器人混合路径规划研究

发布时间：2017-12-20 02:04

  本文关键词：移动机器人混合路径规划研究　出处：《安徽工程大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：移动机器人作为现代科学技术发展的产物,被广泛应用到航天、医疗、工业等高新技术领域中。路径规划是移动机器人技术领域的研究重点,具有很强的科研价值。目前,基于环境已知且障碍物是静止的移动机器人路径规划的研究成果颇有许多,但对存在动态障碍物环境下的机器人路径规划问题仍然是个待解决的难题。本文基于所选研究课题的需求,对移动机器人在静态环境已知但存在部分动态障碍物的环境下的路径规划问题进行研究分析。本文针对全局路径规划所需的环境模型,采用栅格法构建环境地图;对全局路径规划中的传统蚁群算法在进行规划路径时出现的收敛速度慢、路径质量差等问题,本文提出一种改进的蚁群算法。该算法首先引入一个障碍物排斥权重和新的启发因子到路径选择概率中,提高了路径避障能力,增加了路径选择的多样性;通过调整局部和全局信息素的更新方式,提高了路径搜索的效率、算法的收敛性和解的质量;为防止算法停滞,采用交叉操作获得新路径,使得算法的全局搜索效率更高。通过在不同环境下进行仿真比较,该改进算法性能较于其它算法更有优越性。针对移动机器人混合路径规划中的局部路径规划,本文采用滚动窗口法进行局部路径规划,并利用一种新的局部目标点的选取方式,解决原有局部目标点会使机器人进行局部规划陷入局部极小点的问题;对线性预测模型预测动态障碍物的运动轨迹及避障策略进行了分析,并提出一种基于滚动窗口的动态规划。通过在仿真环境中添加临时静态和动态障碍物,移动机器人都能够有效及时的避开。针对全局路径规划和局部路径规划的缺点,本文提出一种改进蚁群算法与滚动窗口算法相结合的混合路径规划算法,该混合算法首先利用改进蚁群算法在全局静态环境下进行规划,找出一条最优的全局路径;然后,移动机器人在这条最优的全局路径上行走,采用滚动窗口法进行局部避障,同时对动态障碍物运动轨迹进行预测,做出相应的避障行为,确保移动机器人能够迅速实时地避开动态障碍物,当移动机器人成功避开障碍物后,沿着原来规划好的全局最优路径行驶。通过仿真实验结果表明,移动机器人在静态环境已知但存在部分动态障碍物的环境下能够对动态障碍物进行预测避障,最终达到目标点,完成规划任务。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈明建;林伟;曾碧;;基于滚动窗口的机器人自主构图路径规划[J];计算机工程;2017年02期

2 张成;凌有铸;陈孟元;;改进蚁群算法求解移动机器人路径规划[J];电子测量与仪器学报;2016年11期

3 张启飞;郭太良;;基于多阶段决策的机器人全局路径规划算法[J];计算机工程;2016年10期

4 刘晓磊;蒋林;金祖飞;郭晨;;非结构化环境中基于栅格法环境建模的移动机器人路径规划[J];机床与液压;2016年17期

5 张毅;杜凡宇;罗元;;基于改进Morphin搜索树的局部路径规划算法[J];电光与控制;2016年07期

6 高申勇;许方镇;郭鸿杰;;基于弹簧模型的移动机器人路径规划研究[J];仪器仪表学报;2016年04期

7 宋晓琳;潘鲁彬;曹昊天;;基于改进智能水滴算法的汽车避障局部路径规划[J];汽车工程;2016年02期

8 葛延峰;陈涛;孔祥勇;高立群;;改进蚁群算法在城市汽车导航中的应用[J];控制工程;2016年01期

9 丁家如;杜昌平;赵耀;尹登宇;;基于改进人工势场法的无人机路径规划算法[J];计算机应用;2016年01期

10 刘杰;闫清东;马越;唐正华;;基于蚁群几何优化算法的全局路径规划[J];东北大学学报(自然科学版);2015年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张琦;移动机器人的路径规划与定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵珍;基于改进蚁群算法的多机器人路径规划研究[D];兰州理工大学;2016年

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本文编号：1310310