多移动机器人路径规划避碰和协调研究

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1、上海交通大学硕士学位论文多移动机器人路径规划避碰和协调研究摘要路径规划是智能机器人研究中的重要问题。多移动机器人路径规划是要在工作空间中为各移动机器人找到连接起点和终点的最优无碰路径。目前多机器人的研究大多着眼于已知环境中的路径规划问题。未知环境中多机器人的路径规划无法用全局规划方法求解，尽管已有了一些方法和策略，但远没有形成一套完整的方法和理论，缺乏实用有效的方法。本文针对多移动机器人全局静态环境未知的路径规划问题提出了一个全局目标函数，在单机器人滚动路径规划算法思路的启发下，设计了多机器人分布式滚动路径规划算法。为了协调机器人的路径冲突，分别提出了针对两种不同动态障碍物

2、的预测避碰策略，以及三种多机器人路径协调策略。将策略应用于滚动规划算法中，进行了仿真验证，比较了三种路径协调策略的性能。本文还拓展了已有的通用路径仿真系统，使之适用于多机器人路径规划和动态环境下的机器人路径规划仿真。本文主要研究成果包括：-I-上海交通大学硕士学位论文z确定了多移动机器人路径规划问题的具体描述和优化目标，设计了多移动机器人的分布式滚动路径规划算法。z针对多机器人路径规划问题，提出了基于信息交互的碰撞预测策略；针对机器人对动态障碍物的避碰问题，提出了无信息交互的预测避碰策略。z对规划问题中可能遇到的机器人间的路径冲突进行研究，提出了三种路径协调策略。z拓展了已

3、有的通用路径仿真系统，使之适用于多机器人路径规划和动态环境下的路径规划仿真。关键词：多移动机器人，路径规划，分布式，滚动，预测，协调-II-上海交通大学硕士学位论文CollisionAvoidanceandCoordinationofPath-planningforMultipleMobileRobotsABSTRACTPathplanningisakeyissueinintelligentrobotics.Multiplemobilerobotspathplanningistofindoutoptimalandcollisionfreepath,whichconnects

4、thestartpointandthegoalpoint,foreverymobilerobotinthesameworkspace.Mostofrecentmultiplerobotresearchesattacheyesonthepathplanningprobleminknownenvironment.Theissueinunknownenvironmentcouldnotbesolvedbyglobalplanningmethods.Therehavebeensomemethodsandpolicies,butasatisfactorytheoryisfarfrom

5、establishedanditislackofeffectiveandefficientmethod.Inordertosolvemultiplemobilerobotspathplanningprobleminunknownenvironment,thispaperpresentsaglobalobjectivefunction.Inspiredbytheideaofsinglerobotrollingpathplanningalgorithm,multiplerobotsdistributedrollingpathplanningalgorithmisdesigned

6、.Forthepurposeofcoordinatingthepathconflicts,thepredictiveavoidingcrash-III-上海交通大学硕士学位论文policiesarepresentedfortwodifferentkindsofdynamicobstaclesseparately,andthreekindsofpoliciesforrobotspathcoordinationproblem.Thepoliciesareappliedintherollingpathplanningalgorithm,provedinthesimulation,

7、andtheperformancesofthemarecompared.Thisdissertationalsoextendstheexistentgeneralpathplanningsimulationsystem,forthesimulationofmultiplerobotspathplanningandpathplanningindynamicenvironment.Thispapermainlyincludesthefollowingcontents:zPresenttheexactdescriptio