基于激光雷達(dá)的移動(dòng)機(jī)器人混合導(dǎo)航控制的研究.pdf

1、導(dǎo)航控制問題是移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的重要組成部分。它以移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為載體，通過導(dǎo)航控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下的正確導(dǎo)航。 本論文來源于國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制的理論與方法研究”(項(xiàng)目號(hào)：60234030)。作為該項(xiàng)目的一部分，本文主要研究了基于激光雷達(dá)的移動(dòng)機(jī)器人混合導(dǎo)航控制系統(tǒng)。論文以中南大學(xué)智能所研制的移動(dòng)機(jī)器人“中南移動(dòng)-1”(MORCS-1、)為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并研究了基于激光雷達(dá)的、反應(yīng)式控

2、制系統(tǒng)與慎思式系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的混合導(dǎo)航控制系統(tǒng)，其主要內(nèi)容如下： 1、提出了基于行為的實(shí)時(shí)反應(yīng)式控制模型。設(shè)計(jì)了反應(yīng)式行為控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反射式行為，反應(yīng)式避障行為和擾動(dòng)控制策略。反射式行為在復(fù)雜環(huán)境中能對(duì)移動(dòng)機(jī)器人起到保護(hù)作用。反應(yīng)式避障行為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)選擇最佳可行方向，并無碰撞地到達(dá)目的地。當(dāng)在較復(fù)雜的環(huán)境下機(jī)器人出現(xiàn)徘徊或無法找到可行方向時(shí)，加入擾動(dòng)控制策略以提高反應(yīng)式控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航能力。 2、建立了基于柵格地圖

3、的慎思式控制模型。以激光雷達(dá)作為主要環(huán)境感知傳感器，通過激光雷達(dá)獲得的距離信息并結(jié)合航跡推算系統(tǒng)，建立基于柵格的環(huán)境地圖。在柵格地圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行路徑搜索與優(yōu)化，并用其規(guī)劃的結(jié)果指導(dǎo)底層的反應(yīng)式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。慎思規(guī)劃主要針對(duì)復(fù)雜靜態(tài)環(huán)境。 3、設(shè)計(jì)了針對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的避障控制模型。利用柵格環(huán)境地圖進(jìn)行局部柵格地圖匹配檢測(cè)出動(dòng)靜態(tài)障礙物，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了針對(duì)簡單動(dòng)態(tài)障礙環(huán)境下的實(shí)時(shí)避障策略。并與反應(yīng)式控制層相結(jié)合實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下的實(shí)時(shí)