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个体机器人局部路径规划的人工力矩方法

2012-09-28徐望宝,陈雪波,赵杰

大连理工大学学报 2012年3期

徐 望 宝, 陈 雪 波, 赵 杰

(1.大连理工大学 电子信息与电气工程学部,辽宁 大连 116024;2.辽宁科技大学 电子与信息工程学院,辽宁 鞍山114051;3.哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨150001)

0 引 言

二维障碍平面中个体自主移动机器人的局部路径规划问题,是机器人学中的一个重要问题.其目的就是要求一个对环境无任何先验知识的机器人,仅依靠其传感器的实时探测和运动过程中积累的环境知识,规划出一条从起点位置到目标位置的无碰较优路径,或证明不存在这样的路径.

针对上述问题,目前人们已提出了较多的解决方法,其中比较重要的有“沿墙走”方法或“Bug”方法[1~3]、人工势场法[4~6]等.“Bug”方法的基本原理是:机器人总试图直接向着目标点运动;在遇到障碍时,才沿着障碍往前走直到确定已绕过了障碍.“Bug”方法有直观、简单、在一定条件下能保证收敛的优点;缺点是未曾考虑运动路径的长度,即路径优化问题.人工势场法的基本原理是:机器人活动在一个人工力场中,其中目标对机器人有一个吸引力,障碍对机器人有一个排斥力;在合力作用下,机器人沿使合力减小的方向运动.人工势场法有实时性强、计算简单、实现容易等优点;缺点除了未曾考虑路径优化问题外,还存在一个比较难以解决的“局部极小点”问题[2、6].

在满足约束的条件下,机器人的运动路径越短越好.所以在局部路径规划问题中,也应考虑路径优化问题,即利用……

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