应用几何理论的智能机器人路径规划仿真.pdf

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1、第27卷第5期计算机仿真2010年5月文章编号：1006—9348(2010)05—0153一04应用几何理论的智能机器人路径规划仿真王菁华，崔世钢(天津工程师范学院自动化与电气工程学院，天滓300222)摘要：路径规划是智能机器人导航的基本环节之一，具有复杂性、随机性等特点。研究应用于医疗服务系统的智能机器人，对于机器人工作环境最大的特征就是周围物体运动的复杂性和随机性。充分考虑了运动障碍物的随机性，研究了随机运动障碍物的位置分布规律，并结合其具有惯性的特点和导航需求，提出了一种应用几何理论对智能机器人运动路线进行逐步判别的“直线一切线一垂线”路径规划方法。经计算机仿真

2、表明，方法是一种正确、高效、实用的算法，对研究智能机器入绕过随机运动障碍具有一定的参考价值。关键词：智能机器人；几何理论；“直线一切线一垂线”路径规划；随机障碍物；计算机仿真中图分类号：1仡42文献标识码：BSimulationofaComprehensivePathPlanningforIntelligentRobotUsingGeometryRulesWANGJing—hua，CUIShi—gang(SchoolofAutomationandElectricalEngineenng，Ti肌jinUniversityofTechnologyandEducation，Ti

3、蚰jin30022，China)ABSTRACT：Pathplanningisoneofthebasicaspectsofthenadgafionfortheintenigentrobot．Thispaperstudiesrobotsuedinmedicalservicesfields．Theworkingenvironmentoftherobltsisthecomplexityandl'andolnne$$ofthesurroundingmovingobstacle．Theruleforthepositiononrandommovingobstacledistribut

4、ionisstudiedindetailbasedontherandomegsofmovingobstacle．Acomprehensivepathplanningforjudgingthemovingrouteoftherobotusedgeometryrules一“straightline—tangent—vertical”ispmposedbyconsideringtheinertiacharacteristicsof舢-doramovingobstacle．Thecomputersimulationshowsthatthealgorithmiscorrect，ef

5、ficient，practicalandSUCCESS-“．whichhasthereferencevalueforrobotstobypassthemovingobstacle．KEYWORDS：Intelligentrobot；Geometryrules；“Straightline—tangent—vertical”pathplanning；Randommovingobstacle；Computersimulationl引言智能移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图像处理、检测和转换等专业技术为一体，跨计算机、自动控制、机械电子等多门学科，成为当前机器人研究领域

6、的热点之一。路径规划是智能移动机器人导航的基本环节之一，具有复杂性、．随机性、多约束、多目标等特点。根据机器人对环境信息知道程度的不同，可分为环境信息完全知道的全局路径规划和环境信息完全未知或部分未知的局部路径规划及混合路径规划¨。J。全局路径规划方法依照获取的环境信息给机器人规划出一条路径。其精确程度取决于获取环境信息的准确程度。这种方法需要预先知道环境的准确信息，计算量大。局部路径规划方法侧重于考虑机器人当前的局部环境收稿日期；2009-03—10惨回Et期：2009—03—28信息，让机器人具有良好的避碰能力。很多机器人导航方法通常是局部的方法，因为它的信息获取仅仅

7、依靠传感器系统获取的信息，并且随着环境的变化实时变化。和全局规射方法向比较，局部规划方法更具有实时性和实用性。缺陷是仅仅依靠局部信息有时会产生局部极点，无法保证机器人顺利到达目的地。混合路径规划方法结合全局和局部的优点，将全局规划的“粗”路径作为局部规划的子目标。从而引导机器人最终找到目标点。在很多情况下，路径规划要求充分考虑到机器人反应的快速性，本文在研究了随机运动障碍物的位置分布规律的前提下，并结合其具有惯性的特点，将几何理论应用到智能机器人路径规划中，提出了一种对机器人运动路线进行动态规划的“直线一切线一垂线”逐步判别算