复杂动态障碍物环境下的移动机器人路径规划研究

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移动机器人技术在计算机、传感器、智能化、信息分析、自动控制原理等学科中均有涉及,智能机器人具备控制、感知和规划功能,路径规划技术是移动机器人的核心,是移动机器人研究中不可或缺的重要一环。在仓储物流环境下,移动机器人根据预设任务,利用已知的环境信息来规划自己的路径,自主决策控制机器人的行驶,从而安全到达指定地点。本文主要研究移动机器人的路径规划算法,主要从以下三个方面展开:
  (1)针对传统D*算法规划出的路径中存在不必要转折点的问题,提出一种凸化障碍物并提取关键节点并进行搜索的D*算法。该算法利用已知障碍信息来确定关键点,减少了搜索扩展节点,结合引导函数,从而逐步搜索出可行路径。引入惩罚函数对路径进行惩罚,进而得到转折点数较少的路径。
  (2)针对未知较大的复杂环境,D*Lite算法存在局部规划中的不能有效判断环境的问题,本文提出了一种融合路径规划算法。全局采用低分辨率栅格地图,局部采用强化学习训练的神经网络进行规划,使用增强学习对移动机器人进行训练,从而拟人的判断行为来进行路径规划。最后通过仿真实验对比算法的优劣性,证明在未知较大的复杂环境,改进后的算法更具有有效性。
  (3)针对神经网络的学习速率是固定的,导致训练的整个过程并不一直适用的问题,提出一种自调整学习速率法,实时有效的调整学习速率。
  本文针对D*算法和D*Lite算法以及神经网络学习速率存在的不足,提出相应的改进措施,仿真实验验证,改进后的算法优于传统路径规划算法。
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