應用幾何理論的智能機器人路徑規劃仿真.pdf

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第27卷第5期計算機仿真2010年5月文章編號:1006—9348(2010)05—0153一04應用幾何理論的智能機器人路徑規劃仿真王菁華,崔世鋼(天津工程師范學院自動化與電氣工程學院,天滓300222)摘要:路徑規劃是智能機器人導航的基本環節之一,具有復雜性、隨機性等特點。研究應用于醫療服務系統的智能機器人,對于機器人工作環境最大的特征就是周圍物體運動的復雜性和隨機性。充分考慮了運動障礙物的隨機性,研究了隨機運動障礙物的位置分布規律,并結合其具有慣性的特點和導航需求,提出了一種應用幾何理論對智能機器人運動路線進行逐步判別的“直線一切線一垂線”路徑規劃方法。經計算機仿真表明,方法是一種正確、高效、實用的算法,對研究智能機器入繞過隨機運動障礙具有一定的參考價值。關鍵詞:智能機器人;幾何理論;“直線一切線一垂線”路徑規劃;隨機障礙物;計算機仿真中圖分類號:1仡42文獻標識碼:BSimulationofaComprehensivePathPlanningforIntelligentRobotUsingGeometryRulesWANGJing—hua,CUIShi—gang(SchoolofAutomationandElectricalEngineenng,Ti肌jinUniversityofTechnologyandEducation,Ti蚰jin30022,China)ABSTRACT:Pathplanningisoneofthebasicaspectsofthenadgafionfortheintenigentrobot.Thispaperstudiesrobotsuedinmedicalservicesfields.Theworkingenvironmentoftherobltsisthecomplexityandl'andolnne$$ofthesurroundingmovingobstacle.Theruleforthepositiononrandommovingobstacledistributionisstudiedindetailbasedontherandomegsofmovingobstacle.Acomprehensivepathplanningforjudgingthemovingrouteoftherobotusedgeometryrules一“straightline—tangent—vertical”ispmposedbyconsideringtheinertiacharacteristicsof舢-doramovingobstacle.Thecomputersimulationshowsthatthealgorithmiscorrect,efficient,practicalandSUCCESS-“.whichhasthereferencevalueforrobotstobypassthemovingobstacle.KEYWORDS:Intelligentrobot;Geometryrules;“Straightline—tangent—vertical”pathplanning;Randommovingobstacle;Computersimulationl引言智能移動機器人集人工智能、智能控制、信息處理、圖像處理、檢測和轉換等專業技術為一體,跨計算機、自動控制、機械電子等多門學科,成為當前機器人研究領域的熱點之一。路徑規劃是智能移動機器人導航的基本環節之一,具有復雜性、.隨機性、多約束、多目標等特點。根據機器人對環境信息知道程度的不同,可分為環境信息完全知道的全局路徑規劃和環境信息完全未知或部分未知的局部路徑規劃及混合路徑規劃¨。J。全局路徑規劃方法依照獲取的環境信息給機器人規劃出一條路徑。其精確程度取決于獲取環境信息的準確程度。這種方法需要預先知道環境的準確信息,計算量大。局部路徑規劃方法側重于考慮機器人當前的局部環境收稿日期;2009-03—10慘回Et期:2009—03—28信息,讓機器人具有良好的避碰能力。很多機器人導航方法通常是局部的方法,因為它的信息獲取僅僅依靠傳感器系統獲取的信息,并且隨著環境的變化實時變化。和全局規射方法向比較,局部規劃方法更具有實時性和實用性。缺陷是僅僅依靠局部信息有時會產生局部極點,無法保證機器人順利到達目的地?;旌下窂揭巹澐椒ńY合全局和局部的優點,將全局規劃的“粗”路徑作為局部規劃的子目標。從而引導機器人最終找到目標點。在很多情況下,路徑規劃要求充分考慮到機器人反應的快速性,本文在研究了隨機運動障礙物的位置分布規律的前提下,并結合其具有慣性的特點,將幾何理論應用到智能機器人路徑規劃中,提出了一種對機器人運動路線進行動態規劃的“直線一切線一垂線”逐步判別算法,并通過計算機仿真進行了驗證,結果證明該方法很好得提高了機器人反應的快速性。.—~153·-一
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