基于树形决策的机器人避障算法研究

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早在1920年,“机器人”一词已经开始流行起来了。然而人们对机器人的幻想和追求已达几千年了。随着60年代初机器人技术的问世,经过了40余年的发展,机器人已取得了长足的进步。作为20世纪自动化领域的重大成就,机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。当今社会,机器人在工业、农业、军事、航空等各个领域得到了广泛的运用,并且在许多方面取得了举世瞩目的成就。比尔·盖茨预言,随着机器人的价格逐渐降低,它们极有可能使人类社会生活的方方面面——包括工作、交流、学习及娱乐等,影响之深远丝毫不逊于过去30年间个人电脑给我们带来的改变。 在机器人避障问题中,为了方便对周围的事物和环境做出判断,机器人在不同的方向上都安装有传感器。由于不同的传感器上接受着不同的信息,传感器越多,对障碍物反馈的信息越多,决策系统如何合理的利用这些信息做出正确的决策,直接影响了机器人避障的效率。因此,决策能力的好坏就成了机器人准确、高效避障的关键。在各种决策方法中,树形决策算法是一种较有效的决策方法。本文在论文[55]的基础上提出了一种改进的机器人避障算法,给出了基于二叉树形决策和三叉树形决策的机器人避障的平均步长解析式,并对机器人的传感器控制θ角和旋转ψ角对避障效果的影响进行了试验,给出了较优的θ角和ψ角度值。论文共分为六章。 第一章回顾了国内外机器人发展历程以及机器人的分类,着重介绍了移动机器人的研究现状和发展。 第二章对双轮驱动式避障机器人的体系结构和控制过程进行了介绍。 第三章对软件开发环境做了说明。 第四章介绍了树形冲突分解的基本原理和算法,并且在此基础上重点分析讨论了二叉树形冲突分解算法和三叉树形冲突分解算法在机器人避障中的运用,最后提出了基于二叉树形决策和三叉树形决策的机器人避障算法。 第五章在四种典型的障碍物环境中对机器人的传感器控制θ角和旋转ψ角对避障效果的影响进行了试验,并且对试验数据进行了分析,给出了较优的φ角和ψ角度值。 第六章对全文的研究工作进行了总结,讨论了其中存在的问题以及今后继续深入的方向。
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