基于模糊改进人工势场法的机器人避障方法研究.pdf

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1、14传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第1期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)01-0014-05基于模糊改进人工势场法的机器人避障方法研究游文洋，章政，黄卫华(武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉430080)摘要：在内部密封、狭窄、多障碍的船舱环境中，障碍物的分布具有随机性和不确定性，对于移动机器人的避障方法而言，传统人工势场法存在目标不可达、局部极小值等问题。设计了一种基于模糊逻辑的改进人工势场法，在避障算法的局部极小值附近，基于模糊逻辑给予移动机器人辅助控制力，帮助机

2、器人逃离局部极小值点，避免机器人在避障过程中陷入局部极小值点的问题，并且优化路径。仿真实验表明：在多障碍复杂环境下，该算法能实现机器人实时、安全的避障。关键词：模糊逻辑；人工势场法；实时避障；机器人中图分类号：TP242．6文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)01-0014-05ObstacleavoidancemethodresearchforrobotbasedonfuzzyimprovedartificialpotentialfieldYOUWen-yang，ZHANGZheng，HUANGWei—hna(SchoolofInformationScien

3、ceandEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430080，China)Abstract：Ininternalsealing，narrow，multi—obstaclecabinenvironment，distributionofobstaclesarerandomanduncertain．Inthecaseofobstacleavoidanceformobilerobot，traditionalartificialpotentialfieldmethodhasproblemofgoalunreachab

4、leandlocalminimumvalue．Animprovedartificialpotentialfieldmethodbasedonfuzzylogictheoryisdesignedtoavoidtheseproblems．Invicinityoflocalminimumofobstacleavoidancealgorithm，auxiliai7controlforceisgivenbyfuzzylogictohelprobotescapinglocalminimumvaluepoint．Inprocessofobstacleavoidance，methodcanef

5、fectivelyavoidlocalminimumvaluepointandoptimizepath．Simulationexperimentshowthatinmulti—obstaclescomplexenvironmentthealgorithmcanachievereal—timeandsecureobstacleavoidanceofrobot．Keywords：fuzzylogic；artificialpotentialfieldmethod；real—timeobstacleavoidance；robot0引言人需要在对舱内环境完全未知或部分未知的情况下仍然能对

6、于保证船舶在海上运输的安全性而言，船舱环境的够有效的避障，因此，在避障过程中只能采用局部避障算实时监测是十分有必要的。通过传统的人工监测不仅效率法。其中，人工势场法就是一种局部避障算法，相对于其他低、可靠性不强，而且监测的范围还会受到环境条件的限算法而言，它实时性强、计算量小、安全可靠，应用也最为广制。尽管采用大量监控设备可以获得更大的监测范围，但泛。但传统人工势场法存在局部极小值和目标不可达的问这也增大了成本，且视角有限。通过机器人对船舱进行监题。为此，文献[6]提出一种将人工势场法与指导性RRT测不仅可以降低监测成本、扩大监测范围，还能够有效地提算法相结合的改进算法，通过R

7、RT算法搜索未知区域，从高监测的实时性和可靠性。由于船舱内结构复杂，存在很而使人工势场法摆脱局部极小值。但RRT算法随机性较多障碍物，比如：舱壁与顶部的肋骨、舱内的设备、货物等，大，改进后算法的计算量会相应增加。文献[7]通过使用因此，机器人必须具备一定的避障能力。量子粒子群算法来修改人工势场模型中的参数，进而克服目前广泛使用的避障方法主要有：人工势场法，遗人工势场法中局部极小值和目标不可达的问题。文献[8]传算法，栅格法J，蚁群算法J，模糊逻辑算法，神经网中重新定义了两个斥力分量的方向：一