多目标遗传算法在机器人路径规划中的应用

《多目标遗传算法在机器人路径规划中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、分类号：——UDC：——密级：——编号：——工学硕士学位论文(高校教师)多目标遗传算法在机器人路径规划中的应用硕士研究生指导教师学位级别学科、专业所在单位论文提交日期论文答辩日期学位授予单位：韩雪：张汝波教授：工学硕士：计算机应用技术：计算机科学与技术学院：2011年5月’：2011年6月：哈尔滨工程大学‘／。√、●一ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationfortheDegreeofM．EngReserchonApplicationofGenericAlgorithm

2、sforMulti—objectintheRobot，SPathPlanningCandidate：HanXueSupervisor：Prof．ZhangRuboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciMity：ComputerappliedtechnologyDateofSubmission：May，2011DateofOralExamination：June，2011University：HarbinEngineeringUniversi

3、ty———]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(签字)：糯日期：弘f／年占月心日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

4、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(睢授予学位后即可口在授予学位12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)：韩驾Et期：砂“年占月盯日导

5、师(签字)：纽蚴史／。。乙少‘，‘八2．o，／年莎月U’日多目标遗传算法在机器人路径规划中的应用摘要机器人技术是多个学科的结合体，其涉及到计算机、人工智能、控制论、仿生学、信息和传感技术等，它也是现代科学进步的一个重要标志。机器人应用的领域也十分广泛，如建筑、医疗、消防等，它是结合了人的特长和机器的灵敏性、工作长效性的一个电子机械装置。本文要研究的内容主要是要针对于具有不同障碍物的二维空间中实现对机器人的路径规划。要达到的三个目标有：安全、路径尽量平滑、路径长度最短三个目标，并利用了MATLAB7．

6、0中she伍eld大学开发的遗传算法工具箱来实现。在遗传算法中主要的操作有种群的初始化、选择、交叉、变异等。一般在利用遗传算法解决问题的时候，种群都是随机生成的，具有一定的不确定性。本文在初始化种群时不采用随机的方式，而是对种群的生成和选取有一定的选择性。最后利用MATLAB仿真平台实现安全、路径尽量平滑、路径长度最短三个目标。并考察遗传参数的变化对运行结果的影响，同时考察非随机生成种群方式的有效性。非随机生成种群的方法是在机器人行走的起始点和终点之间的连线上等距离地取等分点，并以每个等分点为垂足做

7、与起始点和终点之间的连线的垂线，在每条垂线上各生成一点，连接这些点便形成种群中的一个个个体。但是需要对这些生成点进行判断其是否在障碍物的内部，若在则不可取；反之可取。同时，还要判断各个生成点之间的部分路段是否与障碍物的边相交，若相交，则沿着障碍物的边缘行走；不相交则可取。这样就达到了每条路径都是可行的，保证了安全。若两段相邻的路径拐点过于尖锐，可以在这两段路径上随机生成点，通过增加结点的方式使得路径平滑。所以采用非随机方式生成种群也能够初步达到安全性和平滑性的两个目标。然后，采用权重系数法来给三个目

8、标分配不同的权重。求路径长度时将每一段路径段的路径长度求和处理，取最短路径；平滑性能则要计算相邻两路径段之间的夹角大小，可以通过余弦定理进行求解，相邻的两路径段之间的余弦值均值越小，说明夹角均值越大，这是我们所希望的；安全性能要求障碍物的各个顶点与路径段的距离越远越好，即点到路径之间的距离越大越好，因为所求问题都是最小化问题，所以将点到路径段的距离求其倒数来实现其目标。最后，在MATLAB平台上进行仿真实验，并得出有效结论。关键词：机器人；路径规划；多目标；遗传算法—