移動機器人局部路徑規(guī)劃的人工力矩方法.pdf

1、智能移動機器人的局部路徑規(guī)劃問題是機器人學(xué)中一個基本和富有挑戰(zhàn)性的問題。對于該問題，現(xiàn)有解決方法的性能幾乎都難以令人滿意。多機器人隊形控制的人工力矩方法由于使用了一種特殊的個體機器人模型，即每個機器人上都有一條基本運動方向線（Principal Motion Direction line，PMDline），從而在移動機器人的運動控制方面顯示出了特有的優(yōu)勢。本文分別針對個體與多機器人的局部路徑規(guī)劃問題將現(xiàn)有的人工力矩方法進行了如下推廣與擴

2、展。
　　首先針對個體機器人的局部路徑規(guī)劃問題提出了連接功能線段的概念并給出了N型和B型連接功能線段的設(shè)置規(guī)則，以防止機器人進入過分狹窄的區(qū)域和減少知識障礙墻條數(shù)以降低計算負擔。提出了基于吸引線段計算吸引點的思想并給出了計算新吸引線段的三個條件。給出了基于單側(cè)與閉合切點計算新吸引線段的方法。設(shè)計了吸引矩、排斥矩和一個人工力矩運動控制器。得到了一種新的個體機器人局部路徑規(guī)劃方法:切點式人工力矩方法并給出了其一般步驟。
　　然后

3、，針對切點式人工力矩方法在一些復(fù)雜情況下計算量過大、難以保證性能與收斂的缺點提出了一種基于關(guān)鍵障礙功能線段集計算新吸引線段的方法。給出了關(guān)鍵障礙功能線段集的計算方法和新的B型連接功能線段的設(shè)置規(guī)則。得到了一種新的常能在復(fù)雜環(huán)境下取得更好效果的個體機器人局部路徑規(guī)劃方法:障礙功能線段式人工力矩方法并給出了其一般步驟。
　　最后針對多機器人的局部路徑規(guī)劃問題，將障礙功能線段式人工力矩方法中吸引線段的計算和連接功能線段的設(shè)置等方法推廣到

4、了多機器人領(lǐng)域。提出了基于吸引角確定機器人PMDline方向的思想。給出了吸引角的計算和在機器人靠近其目標點時吸引點的改進方法。提出了協(xié)調(diào)矩的概念以化解機器人間的沖突。設(shè)計了用于多機器人路徑規(guī)劃的吸引矩、排斥矩、協(xié)調(diào)矩和人工力矩運動控制器，從而得到了一種多機器人局部路徑規(guī)劃的人工力矩方法。
　　文中還對提出的多種人工力矩方法的相關(guān)性能，如目標的全局可達性、系統(tǒng)的安全性等作了比較深入的分析，給出了多個相關(guān)定理及證明。大量的仿真結(jié)果表