基于行为的实时路径规划

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1、2009年5月控制工程Mav2009第16卷第3期ControlEngineeringofChinaVo1．16，No．3文章编号：1671-7848(2009)03-0367-04基于行为的实时路径规划单建华(安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243002)摘要：针对室内移动机器人导航要求，开发了以二维激光雷达作为探测环境的传感器，基于4个反应式行为，设计了一种简单的实时路径规划算法。避障行为使机器人穿过狭小通道，或者在某些障碍物环境下绕出狭窄区域；接近行为使机器人顺着障碍物前进直到开阔地带；搜寻行为使机器人不断朝向目标运动；线性行为使机器人到达目标点。机器人表现出很强的路径寻找能力，并

2、且不需要定位信息。仿真实验表明该算法速度快，实时性好，路径平滑无震荡，实现了有效避障。关键词：路径规划；行为控制；移动机器人；激光雷达中图分类号：TP24文献标识码：AABehavior—-basedReal--timePathPlanningforMobileRobotsHANJian．hua(SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，Ma~nshan243002，China)Abstract：Totheindoormobilerobotnavigationrequirements，asimplereal—timep

3、athplanningmethodbasedonfourstimulate—actionbehaviorsisdesigned，whichtakestwo—dimensionallaserradarassensortodetecttheenvironment．Theobstacle—avoidancebehaviorroleistocausetherobottopassthroughthenarrowandsmallchannel，orescapefromthenarrowregionundercertainobstacleenviron—ment．Theobstacle—approachi

4、ngbehaviorroleistomovetherobotalongtheobstacleuntiltheopenarea．Thepath．searchingbehavi0rroleistoconstantlymovetherobottowardsthetarget．Thelinearbehaviorroleistomaketherobotarrivethetargetpoint．Therobotcaneffectivelysearchthepathanddoesnotneedthelocalizationinformation．Thesimulationresuhsshowthatthe

5、algorithmvinsfastandcanbeusedtoavoidtheunknownobstacleswithoutcollisionandtosimuhaneouslysteerthemobilerobottowardthetargetinasmoothandstablepathandcontinuousmotion．Keywords：pathplanning；behaviorcontrol；mobilerobot；laserradar1引言2实时环境信息基于目标的移动机器人路径规划是机器人在已本文采用二维激光雷达作为主要的环境感知传知目标的情况下，自动地避开障碍物到达目感器，其探

6、测范围是前方180。范围内的环境信息，标。局部路径规划典型方法包括人工势场每0．5。一个距离数据，数据量大，不利于数据的法、行为控制法J、栅格法等]。其中，行为实时传输。因此，可把数据进行压缩，压缩率的大控制法是一种重要的智能控制方法，机器人的行为小取决于环境建模的精度和实时处理速度的折衷，可以分为反应型和慎思型两大类。反应式行为是一本文采用每5。压缩为一个数据，共37个数据，这种激励一响应行为，不需要规划过程，响应时间样基本可反应机器人前方的环境，同时有利于实时短。慎思式行为是可学习的、有意识的行为。它是传输和控制。传感器方向模型，如图1所示。将规划加入到反应式中，使得机器人具有记忆和推A

7、l理能力。但其实现复杂，要求高，速度慢，获得实、＼＼时性有较大困难。行为控制法近几年得到了广泛的／，胃应用，例如Rocky7系列火星探测车的避障就采用这种控制方法。()I．；本研究采用激光雷达作为探测环境的传感器，基于4个反应式行为，针对移动机器人设计了一种图1传感器方向模型简单的实时路径规划算法。Fig．1Sensordirectionmodel收稿日期：2008-08—18；收修定稿日期：2008-09-