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1、2018年9月农业机械学报第49卷第9期doi:10.6041/j.issn.1000鄄1298.2018.09.002移动机器人低能耗最优路径规划方法1121张浩杰摇苏治宝摇HERNANDEZDE摇苏摇波(1.中国北方车辆研究所兵器地面无人平台研发中心,北京100072;2.德国移动技术有限公司,伯恩53757)摘要:在移动机器人路径规划中需要考虑距离约束和时间约束,同时,为了使机器人在能量补给不足的情况下更高效地执行更多的任务,降低运动过程中的能耗变得尤为重要。兼顾考虑机器人对降低能耗和路径规划效率两方面**的需求,本文提出了一种基于改进AD(Anytimedynamic
2、A)算法的移动机器人低能耗最优路径规划方法。首先,通过构建机器人动力学模型及其在运动过程中的能耗模型,实现对路径的能耗计算。结合机器人运动学模型,采用基于采样的模型预测算法(Samplebasedmodelpredictiveoptimization,SBMPO)生成优化轨迹簇。然后,改进*AD算法,将距离成本和能耗成本融入搜索节点的评估函数,根据轨迹簇中的节点连接关系和环境地图进行在线规划,以获得能耗最优的路径。最后,通过设计仿真测试场景,将所提出的能耗最优路径规划方法与距离最优规划方法进行规划结果对比,验证了算法的有效性。关键词:移动机器人;能耗模型;优化轨迹簇;启发式搜
3、索;能耗最优规划中图分类号:TP242郾6文献标识码:A文章编号:1000鄄1298(2018)09鄄0019鄄08EnergyOptimalPathPlanningforMobileRobotsBasedon*ImprovedADAlgorithm1121ZHANGHaojie摇SUZhibao摇HERNANDEZDE摇SUBo(1.UnmannedGroundVehicleResearchandDevelopmentCenter,ChinaNorthVehicleResearchInstitute,Beijing100072,China2.LocomotecGmbH,Bo
4、nn53757,Germany)Abstract:Pathplanningwithdistanceandtimeconstraintsisoftenrequiredformobilerobots.Meanwhile,reducingenergyconsumptionismuchmoreimportantinordertomakerobotperformmoretasksandmoreefficientlywithlimitenergysupply.Hence,itisimportanttominimizetheenergyconsumptionofmobilerobotsde
5、ployedinrealworldmissions.Oneofthewaysthatcanbeaccomplishedistochoosetherobot爷smotiontominimizethemechanicalandelectricalenergyusagerequiredbytherobot爷smotion.However,thismethodwillcausetherobotaccelerateordeceleratefrequently.Takingintoaccountthedemandforreducingenergyconsumptionandimprovi
6、ngtheefficiencyofpathplanning,*anenergyoptimalpathplanningmethodwasproposedbasedonADalgorithm.Theenergyconsumptionwasreducedwiththeproposedenergyoptimalpathplanningmethodbytakingintoaccountthedistanceandtimeconstraints.Firstly,theenergyconsumptionofpathwascalculatedbyusingthedynamicmodeland
7、powermodeloftherobot.Thesample鄄basedmodelpredictiveoptimizationalgorithmwasusedtogeneratetheoptimaltrajectoryclusterbasedonthekinematicsmodelofrobot.Then,anenergyoptimal*pathplanningmethodwasproposedbasedonADsearchalgorithmbyintegratingtheenergyconsumpti
