未知环境下移动机器人路径规划方法研究

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1、学号：Ｍ０２０２１３１０７硕±学位论文Ｍ，ａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓ齡Ｉ屋，Ｊ｜＇ｒ．＂．＇■？．？？？．？？巧ａ％？‘ｒＳ．．＝．：．＂％？－■？＊＂■；又，■＇．气．＇＇．＼．ｒ未知环境下移动机器人ｉ＆３：？目路径规划方法研究机械电子工程专业＾作巧姓名指哥教师１？？完成口期２０１１６年月中图分类号：TP242学校代码：10856学号：M020213107上海工程技术大学硕士学位论文未知环境下

2、移动机器人路径规划方法研究作者姓名：苏坤指导教师：王宇嘉专业：机械电子工程学院：电子电气工程申请学位：工学硕士完成时间：2016年01月评阅人：李媛媛方红根答辩委员会主席：顾幸生成员：游晓明张莉萍宋万青李媛媛UniversityCode：10856StudentID:M020213107THERESEARCHOFMOBILEROBOTPATHPLANNINGMOTHODUNDERTHEUNCERTAINENVIRONMENTCandidate:KunSuSupervisor:YujiaWangMajor:Mechatron

3、icEngineeringSchoolofElectronicandElectricalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaJanuary,2016上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体均己在文中Ｗ明确方式

4、标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期；７月日：＾々上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分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。保密□，在年解密后适用本授权书。＿本学位论文属于不保密囚。＂＂（请在Ｗ上方框内打Ｖ）

5、学位论文作者签名坤指导教师签名：去曰期：抑八年＾月八曰曰期：於年月曰未知环境下移动机器人路径规划方法研究摘要移动机器人路径规划是机器人导航技术的核心部分，未知环境下灵活有效地进行路径规划有利于移动机器人适应各种复杂环境，确保移动机器人顺利完成各种任务。路径规划问题可以转化为一个带有约束条件的函数优化问题，路径规划主要涉及：环境信息建模、根据环境模型寻找一条从起点到终点的最优或次优无碰撞路径、能够处理环境模型中不确定因素。粒子群算法是一种基于群体智能的启发式搜索算法，近年来已经成为发展最为迅速的智能搜索算法，广

6、泛应用在系统辨识、信号处理、电力系统、函数优化、工厂调度等领域。由于粒子群算法在求解复杂问题方面显示出优越的性能，众多研究者将其应用到移动机器人路径规划问题中，并取得了较好的优化效果。本文介绍了国内外移动机器人路径规划算法的研究现状，分析了各算法的优缺点以及应用前景，在此基础上根据机器人路径规划特点，采用链路图法对环境进行建模，在考虑环境中障碍物的同时，将危险源信息引入到环境模型中，提出了两种基于粒子群的移动机器人路径规划算法，即基于粒子群和遗传算法的混合路径规划算法和基于年龄挑战者算子的粒子群路径规划方法。论文主要研究内

7、容如下：首先，对移动机器人研究现状进行分析，为后续机器人路径规划研究奠定理论基础。其次，对粒子群算法进行了详细介绍，分析了各种粒子群算法的拓扑结构及参数影响，介绍了各种改进的粒子群算法，并对粒子群算法的优化效果进行了测试验证。然后，根据移动机器人路径规划的特点，采用链路图法建立环境模型，提出了基于粒子群和遗传算法混合的路径规划算法，给出了算法的具体实施步骤，讨论分析了参数设置对规划效果的影响，最后给出了算法路径规划的结果，结果表明该方法具有良好的避障性能。在某些机器人路径规划的特殊场合，除考虑避障因素外，还需考虑环境中的危

8、险源，针对机器人路径规划中的这一问题，提出了基于年龄挑战者算子的粒子群路径规I划方法，仿真结果表明，该方法能够在存在危险源的环境下快速地规划出一条避障路径，同时避免算法陷入局部最优。最后，对本文所做工作进行了总结，同时对移动机器人路径规划的发展进行了展望。关键词：未知环境，路径规划，粒子群算法，危险源I