基于混合势场法的移动机器人路径规划.pdf

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1、第29豢第7期2012年7月计算机应用研究ApplicationResearchofComputemV01．29No．7Jul．2012基于混合势场法的移动机器人路径规划王梅，王叶婷，屠大维，江济良，张国栋(上海大学机电工程与自动化学院，上海200072)摘要：针对目前移动机器人在路径规划中出现的问题，提出一种自主移动机器人路径规划的新方法——混合势场法。分析了人工势场法的不足，找出局部极小值点的形成原因；针对人工势场法中障碍物附近目标不可迭问题。采用了在斥力场函数中加入斥力因子，使得机器人顺利到达目标点；针对陷入局部极小值和

2、振荡的问题，提出了混合势场法，通过将势场法和可视图法结合起来，使得机器人走出局部极小值和振荡区域。最后，将混合势场法应用于室内移动机器人的路径规划中，仿真实验证明了该方法的有效性。关键词：移动机器人；路径规划；混合势场法中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：11301—3695(2012)07-2447·03doi：10．3969／j．issn．100I-3695．2012．07．012PathplanningofmobilerobotbasedoncompoundpotentialfieldmethodWANGMet

3、。WANGYe—ting，TUDa-wet，JIANGJi—liang，ZHANGGuo·dong(College矿MechatroniesEngineering蜃Automation，ShanghaiUniversity．Sha嘶ai200072，China)Abstract：Aimingattheproblemexistinginthepathplanningofmobilerobot，thispaperproposedapathplanningbasedoncompoundpotentialfieldmethod(CPF

4、M)forautonomousmobilerobot．Firstly，thispaperanalyzedtheshortagesofartificialpotentialfieldindetatl．whichWOUldIcadtotheIocaJminimumpoint．Thellitappliedrepulsivepotentialfieldfunotionwithadditionalrepulsionfactortodealwiththeproblemoftheminimum．whichcausedbytheobstacl

5、esinthevicinityofthetargetandmadethetargetpointunreachable．Inaddition，thispaperdevelopedanewcompoundpotentialfieldmethod，bycombi—ningtheartificialpotentialfieldandvisibilitygraphmethod，tohelptherobotescapefromthelocalminimumpointorthevi-brationRiga．Finally．verifiedt

6、heeffectivenessandgoodperformanceoftheCPFMbytheexperimentsofpathplanningfbrin—doormobilembot．Keywords：mobilembot；pathplanning；compoundpotentialfieldmethod(CPFM)路径规划是自主移动机器人⋯需要解决的核心问题之一，近年来越来越多的研究者关注或参与该课题的研究。路径规划是指在具有障碍物的环境下，按照一定的性能指标，机器人如何从所处的环境中搜索到一条从初始位置开始到终点的、安全

7、的、无碰撞的最优或次优路径”。。移动机器人的路径规划根据环境信息知道的程度不同可以分为两大类：环境信息完全已知的令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"。。移动机器人的路径规划方法较多．基于环境建模的全局路径规划方法主要有自由空间法、构型空间法和栅格法等。依靠传感系统实时感知信息的局部路径规划方法主要有势场法”J、神经网络法"。和摸糊逻辑法m。等。在人工势场法路径规划中，为了解决局部极小点和振荡问题．学者提出了各种各样的势场及其改进方法。石为人等人"o采用了填平势场，将产生局部最小点的区域内的障碍物进行连接，从

8、而避免机器人在重新进行路径规划时再度陷入局部最小状态。罗胜华等人悼1采用了增加引导点的方法，机器人利用传感器的信息对障碍物形状作出判断，在检测到陷阱区域而未进人局部极小时选取引导点，机器人在吸引势场作用下先向引导点运动，使机器人走出陷阱区域。王肖青等人一。加入选择策略的路径规