移动机器人动态环境下运动规划及算法研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaohongjie0908
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
运动规划(Motion Planning)是移动机器人(Motion Robot)应用中一个重要的研究方向,而运动避碰问题又是移动机器人运动规划中的一个基本问题。全球的许多研究人员在这方面进行了大量的研究和实践,希望能取得突破性的进展。但由于实际应用中实际环境的复杂性,机器人运动的多样性和多机器人协作运动的复杂性等方面的问题,相关的研究和算法都存在各自的局限性,目前距离全自主,高智能的要求还有很大的距离。  课题的具体目标是在现有运动规划的基础上,研究移动机器人运动规划的相关理论和算法;探讨二维平面移动机器人运动模型,在各种运动模型下研究和探讨多机器人在避开运动障碍物安全到达目标的有效方法和各种算法;希望为全自主,高智能的移动机器人寻找更为有效的运动规划方法和相关算法,将部分新算法应用于移动机器人有典型意义的足球机器人的运动规则中,实现更为准确、快速和简洁的移动机器人运动性能。  对运动避碰问题有关的算法进行详细的分析发现,广泛应用人工势场(Artificial Potential Field,APF)方法存在局限性,在综合考虑动态环境下的目标不可达,局部极小和最小安全距离因素的情况,建立一种动态人工势场(Dynamic Artificial Potential Field,DAPF)模型方法,进一步建立多目标遗传算法对动态势场法进行寻优的方法。  在研究机器人运动规划的遗传算法参数优化的适应函数以及根据遗传算法个体适应度不同情况下,建立考虑机器人运动路径长度、移动步数、动态相对距离的避障评价函数,提出当个体适应度较低时,应该尽可能破坏染色体遗传模式,产生新的个体结构,扩大搜索空间的变异概率pm的自适应调整的改进算法并对算法复杂性进行分析。  研究和建立了一种考虑机器人速度和角度,障碍物速度和角度,机器人相对障碍物的速度和角度的新二阶避碰运动模型(Second Order Motion Model,SOMM),建立一种改进的PSO算法寻找多目标避碰算法的最优解方法。  设计一种实用的约束多目标优化进化算法(Evolutionary Computation,EC),使用非参数惩罚函数处理约束条件,用Pareto强度值表示个体间Pareto偏序强弱程度,拥挤密度法保持群体的多样性;并将这些因素合并到适应值的定义中,使用(μ+1)进化策略实现算法,并验证了算法的可行性与稳健性。  定义了机器人进攻模型AR和协同模型CR以及相关性质和算法,设计了两个共同进化(Co-evolution,CE)的种群:在此基础上提出一种新的基于共同进化的多机器人协作的运动避碰方法(Multiple Robots Avoidance Based on Co-evolution Computation,MRACEC)。  上述机器人运动规划的理论和算法研究在一个按照国际RoboCup标准开发的RoboBBT中型全自主移动机器人平台中已得到了应用。移动机器人在复杂的环境下的运动规划仍然有许多问题需要进一步的研究,目前要达到全自主、高智能的要求还有很大的距离。随着多智能机器人学的研究发展,更为先进合理的运动规则算法;基于视觉的机器人快速自定位方法和运动规划;协作机器人强化学习等是下一步研究的重点。
其他文献
随着科学技术的发展,计算机软硬件技术获得了长足的进步,计算机已经成为输入/输出、存储、传输和处理多媒体信息的关键部分.该项目正是以超媒体技术和网络通信技术作为基础,
第一章首先介绍了Internet的产生和发展过程,然后阐述了其核心技术,最后列举了Internet上的一些最新应用成果.第二章先介绍了Intranet向年来的发展.然后分析了Intranet特征,
该文设计了一个正面有脸识别系统,其主要由三个部分组成:预处理、特征提取和识别.
操作系统安全是计算机信息安全中最基本、最重要的因素,它直接影响应用软件和网络系统的安全.而如何测试和评估一个操作系统是否安全、如何确定一个操作系统的安全程度和安全
作者的毕业课题是以《普通话水平测度大纲》为蓝本,设计并开发一个多媒体的普通话教学CAI软件(PTHCAI).该软件能提供普通话知识我多媒体展现.系统的设计思想是基于多媒体信息
CORBA(公共对象请求代理体系结构)是当今世界最流行的一种分布式对象计算技术规范,它的基本特征是分布式计算和面向对象技术的结合,即分布式对象计算.该课题旨在用π-演算描
该文首先简要介绍分布式系统下的容错机制,包括同步的和异步的,然后就Faltuac PVM系统的设计和实现进行详细的阐述和分析.Faltuac PVM系统采用异步检查点和回滚-恢复机制,
随着计算机技术、通信技术和网络技术的飞速发展,尤其是随着Internet和Intranet网络规模的迅速扩大,分布式网络环境呈现出越来越复杂的异构特性,给系统安全性提出了越来越严峻的
计算机电话集成CTI技术将通信和计算机技术相互结合,提供了通信网络和计算机网络中信息共享的手段.但是原有的录音CTI系统由于存储量大、信息处理不灵活,逐渐满足不了需求.将
该文首先分析了ATM网络技术的国内外发展动向、研究现状、以及面临的主要问题, 并比较全面地概述了ATM业务管理问题的主要研究内容和研究现状.该文提出了两种信元调 度和缓冲