动态环境下移动机器人路径规划与避障算法研究

发布时间：2023-12-12 18:52

　　随着移动机器人技术不断发展,其应用场景越来越广泛。轮式移动机器人不仅具有移动灵活、速度快、效率高等特点,而且适合在复杂的动态环境中作业。路径规划是移动机器人正常作业的前提,随着轮式移动机器人应用的普及与推广,其作业环境复杂化、作业对象多样化、作业性能高质化、作业效率高效化,路径规划与静动态避障是制约其应用的主要问题,优质的规划和避障算法研究至关重要,一直以来都是研究的热点。本文以轮式移动机器人为研究对象,采用改进A*(A-Star)算法、改进人工势场法(Artificial Potential Field Method)与混合算法,实现了轮式移动机器人在动态环境下的路径规划与避障,其主要研究内容如下:首先,对轮式移动机器人非完整系统与非完整约束条件进行了详尽分析,建立了轮式移动机器人运动学模型。在多目标作业环境下,针对轮式移动机器人全局路径规划问题,采用改进A*算法并应用目标成本函数对环境中所有目标点进行优先级判定,依次搜索当前优先级最高的目标点,实现单次搜索可规划一条到达多个目标点的安全路径。同时基于轮式移动机器人非完整约束条件,采用自适应圆弧优化算法优化全局路径。针对传统A*搜索算...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 移动机器人路径规划与研究现状
        1.2.1 移动机器人路径规划
        1.2.2 国内外的研究现状
        1.2.3 本文主要工作
第2章 移动机器人路径规划理论基础
    2.1 环境建模方法
    2.2 全局路径规划
    2.3 局部路径规划
    2.4 移动机器人非完整系统与非完整约束条件
    2.5 轮式移动机器人运动学模型
    2.6 本章小结
第3章 基于A*算法的移动机器人多目标全局路径规划
    3.1 环境模型描述
    3.2 传统A*算法
    3.3 改进多目标A*算法
        3.3.1 多目标A*算法
        3.3.2 自适应圆弧优化算法
        3.3.3 仿真分析
    3.4 加权障碍物步长调节算法
        3.4.1 仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 动态环境下基于人工势场法的局部路径规划
    4.1 传统人工势场法
    4.2 改进人工势场法
        4.2.1 针对目标点不可到达改进人工势场法
        4.2.2 针对局部震荡问题与局部最小陷阱问题改进人工势场法
    4.3 仿真分析
        4.3.1 改进算法后目标点不可达仿真结果
        4.3.2 改进算法后局部震荡仿真结果
        4.3.3 改进算法后摆脱最小陷阱仿真结果
        4.3.4 躲避移动障碍物+追击移动目标点仿真
    4.4 本章小结
第5章 动态环境下基于混合算法的路径规划
    5.1 改进动态窗口法
        5.1.1 移动机器人运动学模型与速度采样
        5.1.2 改进评价函数
    5.2 预瞄偏差角算法追踪动态目标
    5.3 仿真分析
        5.3.1 躲避动态障碍物+到达多目标点
        5.3.2 躲避动态障碍物+追击动态目标点
    5.4 预瞄偏差角算法实验验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3873442