复杂局部地形中的实时路径规划算法设计.pdf

《复杂局部地形中的实时路径规划算法设计.pdf》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、第４６卷第８期哈尔滨工业大学学报Ｖｏｌ?４６Ｎｏ?８２０１４年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１４复杂局部地形中的实时路径规划算法设计１，２１１２周自维，李长乐，赵杰，徐望宝（１．哈尔滨工业大学机器人研究所，１５０００１哈尔滨；２．辽宁科技大学电子信息工程学院，１１４０００辽宁鞍山）摘要：针对复杂局部环境中机器人实时自主导航问题，设计了“双向搜索多边形构造算法”和“基于势场函数的机器人运动控制器”．“双向搜索多边形构造算法”能够在机器人被障碍物包围的环境下搜索出障碍物的

2、包围多边形，从而获取基于障碍的最优行进路径；“基于势场函数的机器人运动控制器”是一个多变量控制器，输入矢量由吸引势场函数和排斥势场函数组成，输出矢量由速度和转角组成，该控制器控制机器人实际运动，使机器人能够有效躲避障碍物并逐步趋向目标点；控制器还设定了机器人运动的基本速度，解决势场为零时引起的局部极小化问题．与“沿墙走算法”、“人工势场法”等方法的实验比较表明，本文算法能够获得更好的优化性和实时性，具有更加广泛的实际应用范围．关键词：路径规划；局部最优；运动控制器；自主导航；沿墙走算法中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ａ文章

3、编号：０３６７－６２３４（２０１４）０８－００６５－０７Ａｒｅａｌｔｉｍｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｌｏｃａｌｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ１，２１１２ＺＨＯＵＺｉｗｅｉ，ＬＩＣｈａｎｇｌｅ，ＺＨＡＯＪｉｅ，ＸＵＷａｎｇｂａｏ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ

4、ｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１１４０００Ａｎｓｈａｎ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｐｒｉｓｅｓｗｉｔｈｃｏｎｖｅｘｈｕｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｒｏｂｏｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｒｏｂｏｔｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｌｏｃａｌｄａｔａｉｎｒｏｂｏｔ’ｓａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｔｈｅａ

5、ｌｇｏｒｉｔｈｍｓｅａｒｃｈｅｓｏｕｔｔｈｅｌｏｃａｌｏｐｔｉｍａｌｐａｔｈｆｒｏｍｔｈｅｒｏｂｏｔ’ｓｃｕｒｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｔｏｉｔｓｔａｒｇｅｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｏｃａｌｏｂｓｔａｃｌｅｄａｔａ．Ｗｈｅｎｔｈｅｒｏｂｏｔｃａｎｎｏｔｒｅａｃｈｔｈｅｆｉｎａｌｔａｒｇｅｔｄｉｒｅｃｔｌｙ，ａｔｅｍｐｏｒａｒｙｔａｒｇｅｔｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｔｈｗｉｌｌｂｅｓｅｔｔｏｉｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｒｏｂｏｔｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅａｎｄｒｅａｃｈｔｈｅｆｉｎａｌｔａｒｇｅｔ．Ｎｅｘｔ

6、，ａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎａｔｔｒａｃｔｉｖｅｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄａｎｄｒｅｐｕｌｓｉｖｅｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｏｂｏｔ’ｓｍｏｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｂｏｔｈａｔｔｒａｃｔｉｖｅｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄａｎｄｒｅｐｕｌｓｉｖｅｆｏｒｃｅｆｉｅｌｄｄｒｉｖｅｓｔｈｅｒｏｂｏｔｍｏｖｅｔｏｗａｒｄｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅａｃｑｕｉｒｅｄｆｒｏｍｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｔｈａｎｄａｖｏｉｄｏｂｓｔａｃｌｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎ

7、ｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｂｅｔｔｅｒｐｌａｎｎｉｎｇｐａｔｈｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｓｕｃｈａｓａｒｔｉｆｉｃｉａｌｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｉｅｌｄ（ＡＰＦ），ｔｈｅｗａｌｌ⁃ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ（Ｂｕｇ）ａｎｄｔｈｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｏｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｉｔｈａｓａｆａｓｔｒｅａｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄｔｈａｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｔｈ

8、ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｌｏｃａｌｏｐｔｉｍａｌ；ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｗａｌｌ⁃ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ复杂二维环境中的机器人实时自主导航的研能够求解的数据空间范围和精度以及求解的实时［３－４］究划分为两大类，一类是基于静态环境的全局优性会有较大