基于混沌优化的移动机器人规划问题研究

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1、沈阳工业大学博士学位论文基于混沌优化的移动机器人规划问题研究姓名：石鸿雁申请学位级别：博士专业：电气工程人工智能与电气运动控制指导教师：孙昌志20060921独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：石雌日期：．．麴压2，乡f关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳工业大学

2、有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)签名：歪逝丝导师签名：丕堡墨日期：汕口苦．{一}I沈阳工业大学博士学位论文第—章绪论1．1引言机器人学是人工智能研究领域的一个分支，半个世纪以来取得了飞速的发展。机器人是人类创造的一种机器，也是人类创造的一个伟大奇迹。机器人的诞生和机器人学的建立，是20世纪人类科学技术的重大成就。此后机器人在世界经济各个领域和人们生活的众多方面忠诚地为人类服务，做出了不可磨灭的

3、贡献【“。在机器人40年的发展过程中，其功能已从进行简单的操作发展到能承担多种任务；工作环境也从固定的工厂或车间转移到户外，从陆地延伸到海洋、天空；服务对象从机械装置到家庭、医院和娱乐场所等。应用范围遍及航空航天、水下作业、危险和极限作业环境(如核工业、火灾、地震现场等)、工农业生产、军事、医疗、日常生活、福利、直至娱乐等众多领域。机器人的种类按移动性可分为：固定式机器人和移动机器人。固定式机器人固定在某个底座上，整台机器人(或机械手)不能移动，只能移动它的各个关节；移动机器人可沿某个方向或任意方向移动，它可分为轮式机器人、履带式机器人和步行机器人；按机

4、器人的智能程度又可分为：一般机器人和智能机器人。一般机器人不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能。智能机器人具有不同程度的智能，可分为：传感型机器人、交互型机器人和自主型机器人。传感型机器人具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等)进行传感信息的处理，实现控制与操作的能力。交互型机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人—机对话，实现对机器人的控制与操作。自主型机器人在设计制作完成之后，无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任纠”。移动机器人是机器人学的一个重要分支。在国际上，移动机器人的研究始于20世纪60年代

5、末，到70年代末期，随着计算机的应用和传感技术的发展，移动机器人的研究出现了新的高潮，特别是在80年代中期，设计和制造机器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著名公司开始研制移动机器人平台，从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现。自20世纪踟年代后期以来，许多国家都有计划地开展了移动机器人技术的研基于混沌优化的移动机器人规划问题研究究。如美国的Hughes人工智能中心在1987年首次进行了移动机器人越野实验；Stanford大学的室内移动机器人能在立体制导系统引导下慢速步行等田。90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控

6、制技术，真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人更高层次的研究■。我国的移动机器人研究在国家“七五”、“八五”及“863”计划的推动下也取得了很大的进展[41。中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学智能与系统实验室、北京航空航天大学、河北工业大学等科研院所及高校较早地开展了对移动机器人的研究。现在以移动机器人作为载体开发的特种机器人种类繁多，如农业中使用的自主行走拖拉机、智能轮椅、核工业中的废料运输机器人、服务机器人、高速公路中的自动驾驶车等等。目前，移动机器人己向实用化、系列化发展，中科院沈阳自动化研究所已完成了系列自主车(AutomaticGuid

7、edVehicle，AGV)的开发等印。由于移动机器入具有更大的使用灵活性，已经成为机器人技术研究的一个热点。智能移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动(导航)，从而完成一定作业功能的机器人系统。未知环境下的移动机器人自主导航控制技术已成为空间探测机器人的一项关键技术，适应于未知环境的移动机器人导航系统应具备环境认知、行为决策、运动控制等能力。该领域的研究内容主要包括体系结构、环境建模与定位、路径规划、运动控制、故障诊断与容错控制等若干方面例。在自主式移动机器人相关技术的研究中，导航技术是其研究核心。导

8、航主要解决三方面的问题：(1)通过一定的检测手段获取移动机器人在空间中的位置、方