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随着移动机器人MR(Mobile Robot)应用领域的不断扩大,要求其能根据工作任务需要,通过对外界环境信息和自身运动状态的感知,安全、准时地以要求的姿态到达目的地。为此,MR需根据环境信息和要求的目标位姿规划一条可行的最优或次优路径,并根据自身的运动状态信息实时调整运动控制量以跟踪规划路径至目标点。可见,MR应具有环境感知、动态决策与路径规划、运动控制等功能。论文以MR为研究对象,分别从全局路径规划、局部路径规划与路径跟踪控制方法为主要内容展开了相关研究。具体进行的研究工作如下; 1.本文在介绍常见的环境建模方法与路径规划方法的基础上,选用可视图法对已知障碍物信息的环境进行建模,设计了具有精英保留策略的免疫遗传算法对MR进行全局路径规划。仿真实验结果表明,采用论文所进行的研究可为MR规划一条通过可选路径节点的最优或次优的折线路径,且路径规划效率高。 2.对差速驱动轮式移动机器人DDWMR(Different Driving Wheeled Mobile Robot),受驱动机构制约,很难控制其沿折线路径平稳运动。为此,论文分析了DDWMR运动学模型,为控制其跟踪规划的全局路径,设计了Newton-Hermite混合插值法以对全局路径进行局部路径规划,使保证DDWMR以要求的姿态平稳地到达目标位置。仿真研究表明,采用Newton-Hermite混合插值法对全局路径进行局部路径规划,并控制DDWMR跟踪此路径,能保证MR运动的平稳性和到达目标点的姿态。同时,对混合插值法中的Hermite插值方法做了进一步研究,分别将Newton分别与三次Hermite和五次Hermite组合进行局部路径规划。研究证明,DDWMR均能平稳地跟踪由Newton-3Hermite和 Newton-5Hermite插值法得到的规划路径,并以要求的姿态到达目标点;相对地,DDWMR跟踪由Newton-5Hermite插值法得到的路径时的运动平稳性更高。 3.本文根据DDWMR的结构特点,设计了基于反馈控制的自适应运动控制器。分析了参数ay和aa对DDWMR轨迹跟踪效果的影响,研究表明,不同参数应采用不同的取值策略。同时,对自适应控制器中的参数ay采用模糊实时调整,不仅能提高DDWMR路径跟踪的运动平稳性,也能有效提高跟踪轨迹的快速性和精度。 4.本文将设计的局部路径规划方法应用于XAUT.AGVF-500上进行了通过给定路径节点的规划路径和跟踪实验。实验结果验证了仿真结果的正确性。论文所设计的Newton-Hermite混合插值的局部路径规划方法可有效提高DDWMR跟踪规划路径运动的平稳性,并能保证其以要求的姿态到达目标点。