智能轮椅机器人的安全避障研究

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1、ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationfortheDegreeofM．EngTheresearchofobstacleavoidinginintelligentwheelchairrobotCandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofSubmission：DateofOralExamination：University：ZhangHongmeiVice—Prof．QuDongyueMasterofEngineerin

2、gMechanicalManufactureandAutomationDec．，20，2011Mar．，14，2012HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者

3、(签字)：错纺翻粒日期：劲肛年另月／细学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可口在授予学位1

4、2个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：弓黼导师(签字)：姥垅压眩日期：．≯})年弓月占日列驼年弓月／参日智能轮椅机器人的安全避障研究摘要移动机器人的避障研究是机器人路径规划领域的核心内容之一，它的任务是在有障碍物的环境中，已知在确定的起点和终点位置寻找一条最低代价的无碰安全路径。目前，静态环境中的路径规划已经取得大量实际的应用成果，但对存在动态障碍物环境下的路径规划尚未形成统一完善的系统，而为残障人士提供代步功能的智能轮椅机器人的动态路径规划研究更是很少。本研究基于医院、疗养院等室内环境

5、，对智能轮椅机器人的避障展开理论和试验研究。研究并确定了静态障碍、动态障碍环境下具有实时性和有效性的路径规划方案，保证了智能轮椅在有障碍的环境下实现安全避障，保障了用户的安全。论文的主要研究工作包括：针对动态避障障碍问题，研究了动态障碍环境下的搜索流程和局部避障策略，确定全局路径规划和在线重规划结合的路径搜索方案。并分别确定了障碍物在不同环境下的避障策略。针对传统A宰算法搜索时间长的不足，对A木算法中的启发式函数进行改进，并对整个估价函数进行了加权处理。基于栅格法建立了以某医院地图为例的仿真环境，分析实现了智能轮椅的两种全局路

6、径规划算法遗传算法和A木算法，在仿真平台上对两种算法进行对比，验证了在环境条件相同的情况下A木算法搜索出的路径更短。仿真结果验证了在环境条件相同的条件下，改进后的A木算法搜索不但能够搜索出安全无障碍的最优路径，而且搜索的时间较传统A宰算法短。以某医院环境地图为例，在仿真环境下验证了改进的A木算法能够使有效实现智能轮椅静态障碍的安全避障。通过仿真实验验证了所研究的算法和策略在动态障碍环境下的有效性。本文研究了智能轮椅安全避障的路径规划问题，提出了存在动态障碍物环境下的避障策略和路径规划方法，这些工作无论对于智能轮椅路径规划内容还

7、是在实际的应用中都具有十分重要的意义。关键词：智能轮椅；路径规划；避障；A木算法智能轮椅机器人的安全避障研究ABSTRACTTheresearchofobstacleavoiddingonMobileRobotisoneofthecoresofthepathplanningofRobot．ThetaskistofindansafepathfortheMobileinacircumstanceinwhichthestartandtheendhasbeenknowatthelowestexpense．Currently，thepa

8、thplanninginstaticenvironmenthasbeenfruitful，howevertherehasn’tasystemicapplicationforthemobilecircumstance．Forfurther，theresearchontheint