基于滚动窗口的多机器人协调路径规划算法研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于滚动窗口的多机器人协调路径规划算法研究姓名：王一可申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：席裕庚20040620上海交通大学硕士学位论文摘要基于滚动窗口的多机器人协调路径规划算法研究摘要路径规划是机器人研究领域中的关键问题之一主要指机器人如何有效利用环境信息规划一条适当的从起点到终点的避障运动路径它是机器人执行各种任务的基础反映了机器人在运动过程中与周围环境的交互能力如何在复杂多变的不确定环境中有效地实施路径规划是亟待解决的难题本文借鉴预测控制广义原理提出了基于滚动窗口的多机器人协调路径规划方法用它解决静态未知环境中

2、移动机器人路径规划问题文中对多机器人滚动路径规划过程中所涉及的安全性和可达性等问题进行了深入研究大量仿真结果都表明了滚动规划方法的有效性本文主要做了以下工作l提出了多机器人滚动路径规划方法将基于滚动的路径规划方法应用到多机器人路径规划问题中讨论静态全局未知环境中多移动机器人的滚动路径规划提出了分布式的多机器人滚动协调规划算法文中给出了多机器人滚动路径规划的规划原理一般性算法步骤和仿真图示i上海交通大学硕士学位论文摘要l对基于规则的多机器人滚动协调路径规划方法进行安全性分析在分布式多机器人滚动协调规划算法的基础上提出了多机器人协调规划的规则得到了具有安全性保

3、证的分布式多机器人滚动协调规划算法并对安全性进行了证明与讨论l建立了分布式多机器人滚动规划的算法仿真平台采用面向对象技术实现的多机器人路径规划系统的软件仿真平台对其各个功能模块与使用方法进行了说明关键词多机器人路径规划分布式滚动窗口安全性协调规划ii上海交通大学硕士学位论文摘要ASTUDYOFMULTI-ROBOTCOOPERATIVEPATHPLANNINGBASEDONROLLINGWINDOWSABSTRACTPathplanningisakeyissueinrobotics,whichmeanstofindapropermovingpathforr

4、obotfromadesignatedstartpointtoadesignatedgoalpointinaworkspacewithobstacles.Thepathshouldbecollision-freesothattherobotcouldbypassallobstaclessafely.Itisthebasisofvarioustasksandreflectsrobot’scapabilityofinteractionwiththesurroundingenvironmentduringitsmovement.Howtoplanapatheff

5、icientlyinunknownorevendynamicenvironmentisachallengingproblemthatneedstobeurgentlysolved.Inthisdissertation,usingthegeneralizedprinciplesofpredictivecontrolforreference,amethodbasedonrollingwindowsformulti-robotcooperativepathplanningisproposed.Robotpathplanninginstaticuncertaine

6、nvironmentisstudiedbythismethod.Safetyandaccessibilityproblemsinvolvedinrollingpathplanningarediscussedinthedissertation.Simulationresultsshowtheefficiencyofrollingplanning.Thisdissertationmainlyincludesthefollowingcontents:lProposeamethodbasedonrollingwindowsformulti-robotiii上海交通

7、大学硕士学位论文摘要cooperativepathplanningPathplanningmethodsbasedonrollingwindowsareappliedinmulti-robotpathplanning,multi-robotpathplanningprobleminunknownstaticenvironmentisdiscussed,anddistributedmulti-robotrollingcooperativepathplanningalgorithmisproposed.Theprinciplesandthealgorithmo

8、frollingpathplanningaregiveninthe