多机器人路径规划避碰和协作运动研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼工些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：本幸蚕系签字日期：钞扣年／月乞f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意

2、学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：孝彳螽啄签字日期：伊f舜’月≯／日I，导师签名：＼]石玩签字日期：年月日万方数据学位论文的主要创新点本文的主要创新点如下：(1)、本文提出一种新的双层递阶模糊人工势场算法，引入多个信息环境变量，设计了双层递阶模糊系统对人工势场法进行改进，以实现机器人的路径规划。(2)、利用一级模糊系统调整斥力增益系数的同时，提出调整斥力方向这一方法。用双层递阶模糊系统调整人工势场法中斥力的大小以达到安全避障的目的，再调整斥力的方向进而改变合力的方向来规划一条光滑的最优或次优路径。(3)、改进的人工

3、势场算法在实体机器人底层实现的过程中，提出一种新的映射方法，将合力矢量映射到为机器人速度和角速度，保证机器人在接近目标点的过程中不会因为引力矢量的减小导致机器人速度变慢甚至停止。万方数据摘要IIllllllllltlllllllllllllllllllltllllllllLILIIllllY2757024高质量的规划路径是确保移动机器人完成既定任务的关键所在。本文在分析现有的路径规划方法的基础上，提出了基于双层递阶模糊系统的人工势场法进行多机器人的路径规划。同时，对单机器人路径规划和两个机器人路径规划分别进行了仿真和实验研究，在多机器人路径规划研究中提出了协调控制算法，并进行了仿真和实

4、验验证。首先，对传统人工势场法的缺陷进行了详细的分析，针对容易出现局部极小点、障碍物前抖动、路径非最优等问题，提出了一种新的基于双层递阶模糊系统人工势场法的移动机器人路径规划方法。此方法通过一阶模糊系统来调整人工势场中斥力函数的斥力增益系数，以改进斥力函数，使斥力的大小实时随环境的改变而改变；通过二阶模糊系统来改变斥力的方向，进而改变合力信息，使用一种新的映射方法，将合力矢量映射为机器人的角速度和速度信息，保证机器人快速成功的到达目标点。其次，分别进行了单机器人路径规划研究和两个机器人路径规划避碰和协作运动研究。设计了一阶模糊系统和二阶模糊系统，对多机器人路径规划，提出基于运动优先级和

5、速率调整相结合的协调运动算法协调控制机器人的运动。该方法首先给所有移动机器人规定不同的运动优先级，运动优先级最高的机器人执行避障动作，较低优先级的移动机器人在前者出现在其避障范围内时速率降低，之后向目标点运动。最后，对算提出的算法在多移动机器人系统平台上进行实验研究。基于动态环境下单移动机器人路径规划的研究成果，详细设计了动态环境下多移动机器人路径规划避碰和协作运动实验。对多机器人实验中可能出现的机器人之间的路径协调问题，使用了混合协调策略。在实验中，机器人根据所获得的信息数据，执行路径规划算法，最终验证了算法的有效性和实用性。关键词：多机器人系统、路径规划、协作运动、递阶模糊系统、人

6、工势场法万方数据ABSTRACTExcellentpathsformobilerobotsarecriticaltoensuretheimplementationofsomecertaintasks．Basedontheanalysisoftheexistingmethodofpathplanning，anewrobotpathplanningofartificialpotentialfieldmethodispresented．Atthesametime，thispaperseparatelytakessinglerobotandmulti—robotasresearchobject

7、，pathplanningisinvestigatedanddiscussed，anddesignscoordinationandcooperationalgorithminthepathplanningresearchofmultiplemobilerobots，provesthecorrectnessandeffectivenessoftheproposedmethodbysimulationandexperimentaltests．Fir