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移动机器人是机器人研究领域的重要方面,人们要求机器人在某些危险或人类不能到达的地方成功的执行某些任务。路径规划问题是移动机器人研究中的关键技术,它一直是国内外学者研究的课题。
本文针对移动机器人研究领域中的路径规划问题和路径跟踪控制等主要问题进行了深入探索与研究。
主要包括以下四部分内容:
1、介绍了移动机器人的发展概况,国内外的发展情况以及机器人的导航技术,多信息融合技术,定位技术和路径规划等一些相关的关键技术。
2、介绍了各种路径规划方法及其特点,并简要叙述了各个路径规划方法现阶段的研究现状及成果,在查阅国内外相关资料基础上归纳出路径规划的发展趋势。
3、针对人工势场法所存在的局部最小点等问题,本文提出了新的路径规划方法—改进的势场栅格法,该方法将栅格法和人工势场法相结合,采用启发式搜索算法生成到达目标点的子目标节点序列。在虚拟地形图中,机器人初始位置对应的单元设定为人工水源。利用水往低处流的性质使得机器人趋向目标,利用水满则溢的思想提高局部最小点的势能值,人工水到达目标单元时,所流经的区域便构成了一条无碰路径。最后与其它方法(最小风险法)进行了比较,并在U型,迷宫型,随机等多种复杂环境中进行了仿真。
4、本文介绍移动机器人的控制问题,建立运动学方程,并在此基础上运用滑模变结构控制方法进行路径跟踪控制,在MATLAB中对几个典型的路线进行了跟踪控制的实验仿真。
本课题的研究是基于河北省科技厅科技支撑计划项目“复杂环境下自适应机器人系统研究”(项目编号06212103D)的基础之上而进行的。