地面移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的若干算法研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和協(xié)調(diào)是自主移動(dòng)機(jī)器人和多機(jī)器人系統(tǒng)研究中的部分基礎(chǔ)和關(guān)鍵問題。由于實(shí)際應(yīng)用中機(jī)器人的通訊和感知范圍有限，環(huán)境信息未知或不完整，因此本文的主要內(nèi)容為在有限通訊和感知條件下，在未知或不完整環(huán)境信息中，研究地面移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及多機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)中的一些問題，建立從個(gè)體的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃能力到群體的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)能力的一個(gè)整體框架。 本文從運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和協(xié)調(diào)角度，針對室內(nèi)環(huán)境，在以下三個(gè)方面開展工作：(1)覆蓋規(guī)劃是環(huán)境建模的基本問

2、題之一。設(shè)計(jì)合理的運(yùn)動(dòng)策略，盡量完整地覆蓋未知環(huán)境是探索未知環(huán)境的一個(gè)重要內(nèi)容。(2)在不完整信息情況下，需要一個(gè)能夠快速重規(guī)劃的算法，該算法要能夠結(jié)合環(huán)境模型的特點(diǎn)，根據(jù)環(huán)境的變化增量重規(guī)劃。(3)在個(gè)體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，研究多機(jī)器人系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)一致地運(yùn)動(dòng)。 文中的主要研究工作和貢獻(xiàn)如下： (1)未知環(huán)境的覆蓋規(guī)劃中，采用改進(jìn)的滑動(dòng)算法，并結(jié)合環(huán)航和隨機(jī)行走等策略，使得多機(jī)器人隊(duì)伍能夠一邊探索障礙物信息，一邊增量

3、的構(gòu)建構(gòu)型空間。這樣不僅完成了障礙物邊界信息的探測，同時(shí)得到與機(jī)器人形體無關(guān)的狀態(tài)空間。相比于傳統(tǒng)滑動(dòng)算法，增量算法使得構(gòu)型空間可以從局部逐漸構(gòu)建，并且可用于多機(jī)器人系統(tǒng)，大大提高了效率。 (2)設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的基于近似Voronoi圖的GVD(Generalized Voronoi Digram)算法。該GVD算法基于VDC(Van Der Corput)采樣序列，在產(chǎn)生GVD時(shí)，使用VDC序列控制精度更加方便，與簡單采樣相比

4、計(jì)算性能也得到了改善，并且還具有優(yōu)良的均勻性。 (3)為了克服簡單重規(guī)劃的低效率，設(shè)計(jì)了一個(gè)在幾何環(huán)境下運(yùn)行的動(dòng)態(tài)A*算法-GD*Lite。該算法以一個(gè)探測臨界點(diǎn)的Morse函數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合D* Lite可以快速的在信息不完整的幾何環(huán)境中重規(guī)劃。 (4)根據(jù)市場方法原理，建立了一個(gè)集市型市場結(jié)構(gòu)，用于多機(jī)器人的任務(wù)或資源分配。機(jī)器人之間可以直接采用最高價(jià)開叫拍賣方式磋商，拍賣出現(xiàn)矛盾時(shí)，其它可選資源的潛在利潤可以供其繼續(xù)