基于超聲傳感器移動機器人路徑規(guī)劃和避障算法的研究.pdf

1、本課題是結(jié)合省教委科學(xué)基金項目《具有局部智能行為的遙操作機器人系統(tǒng)研制》的子課題。移動機器人避障與路徑規(guī)劃是機器人研究的一個重要方向，是機器人導(dǎo)航技術(shù)中不可缺少的重要組成部分，是機器人完成任務(wù)的安全保障，同時也是機器人智能化程度的重要標志。 本課題研究的是以超聲傳感器為基礎(chǔ)的PioneerⅡ-DXE移動機器人避障算法和路徑規(guī)劃的方法，其主要內(nèi)容和成果有：根據(jù)課題內(nèi)容，對比國內(nèi)外關(guān)于該課題研究的不同情況，對移動機器人路徑規(guī)劃和避障

2、算法的研究方向進行了綜述；簡單介紹Pioneer Ⅱ DXE移動機器人平臺軟、硬件特性，并根據(jù)運動學(xué)原理，建立PioneerⅡ DXE數(shù)學(xué)模型，并得出移動機器人在任一時刻的位移和方向角度值的計算公式，分析了避障過程中安全距離設(shè)定的原則，為研究移動機器人路徑規(guī)劃及避障算法奠定了理論基礎(chǔ)；簡述了超聲傳感器的特點、超聲測距的原理及超聲傳感器在測距中存在的問題，創(chuàng)新點是針對Pioneer Ⅱ DXE機器人傳感器布局的特點建立數(shù)學(xué)模型，對其檢測的

3、障礙物位置坐標點通過公式進行估算，并通過比較各個傳感器前后時刻所檢測的障礙物坐標值和相鄰傳感器所檢測的障礙物坐標值來判斷障礙物環(huán)境狀況，為避障提供了依據(jù)，而且還根據(jù)超聲波波束發(fā)散性的特點對其檢測距離信息進行處理，通過仿真實驗證明上述對障礙環(huán)境的判斷和距離信息的處理是可取的，具有一定的可行性；在環(huán)境條件已知的條件下，利用幾何算法討論了移動機器人在不同障礙物環(huán)境下的路徑進行規(guī)劃，該算法容易理解，便于實現(xiàn)，而且計算簡單，有利于提高運行效率，同

4、時也解決了障礙物與機器人距離過近、障礙物與目標點位置過近以及障礙物存在交迭部分等死區(qū)問題；分析了基于超聲傳感器移動機器人利用模糊控制對其避障算法進行研究的方法的可行性，設(shè)計了利用雙層模糊控制器來控制機器人的轉(zhuǎn)角的思路，第一層模糊控制器是將各個傳感器所獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過模糊器處理獲得其障礙物方向和距離信息，第二層是將上一層處理的數(shù)據(jù)分組(左方、前方和右方)和機器人的目標點、起始點與瞬時位姿的夾角共同作為輸入，通過設(shè)定模糊控制規(guī)則來控制機器人的