近年來(lái)隨著移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)人車（UGV）、無(wú)人機(jī)（UAV）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在日常生活生產(chǎn)中的大量應(yīng)用。為了使無(wú)人機(jī)、無(wú)人車按照人類的意愿行駛到指定的位置,路徑規(guī)劃技術(shù)的研究成為移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一,是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人智能化的關(guān)鍵。路徑規(guī)劃是指在具有障礙物的環(huán)境中,按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),尋找一條從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無(wú)碰撞路徑。A*算法作為一種新型的啟發(fā)式搜索算法,由于其具有搜索迅速、應(yīng)用普遍、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)有許多研究者嘗試將其用于解決移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題。因?yàn)锳*算法在獲取路徑過(guò)程中存在搜索節(jié)點(diǎn)多,轉(zhuǎn)折角多,轉(zhuǎn)向困難等問(wèn)題,所以A*算法在路徑規(guī)劃時(shí)得到的路徑并非最優(yōu),而是次優(yōu)路徑。針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)路徑規(guī)劃問(wèn)題,本文主要工作在如下幾個(gè)方面:（1）針對(duì)A*算法存在的缺點(diǎn)在三方面進(jìn)行改進(jìn),首先改進(jìn)A*算法的評(píng)價(jià)函數(shù)增加轉(zhuǎn)向代價(jià)參數(shù),減少不必要的轉(zhuǎn)向;然后改進(jìn)A*算法節(jié)點(diǎn)搜索的方式,刪除A*算法搜索到的冗余節(jié)點(diǎn),盡可能保留轉(zhuǎn)折點(diǎn)與起始點(diǎn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn);最后使用移動(dòng)平均濾波的方法對(duì)得到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到平滑的可通行路徑。（2）針對(duì)A*算法只能有效避開(kāi)靜態(tài)已知障礙物的情況,本文... 

【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

智能機(jī)器人

第一章緒論3寵物狗AIBO。自1998年起，丹麥樂(lè)高公司推出“頭腦風(fēng)暴”（MindStorms）機(jī)器人套件[13]如圖1-2(c)，使用套件中的機(jī)器人核心控制模板、電機(jī)和傳感器，孩子們可以設(shè)計(jì)各種像人、狗甚至恐龍的機(jī)器人，然后動(dòng)手像搭積木一樣把它拼裝出來(lái)，并且通過(guò)簡(jiǎn)單編程讓機(jī)器人做各種動(dòng)作。這一充滿創(chuàng)意的產(chǎn)品使機(jī)器人開(kāi)始走入孩子們的世界。(a)shakey(b)MindStorms(c)ASIMO圖1-2國(guó)外機(jī)器人Fig.1-2Foreignrobots2004年，美國(guó)火星車“勇氣”號(hào)、“機(jī)遇”號(hào)先后登陸火星進(jìn)行探測(cè)[14]如圖1-3(a)。火星車可以完全依靠自身攜帶的傳感器進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，偵查地形，智能規(guī)劃出沒(méi)有障礙的最佳行進(jìn)路線。勇氣號(hào)與機(jī)遇號(hào)火星車裝備了阿爾法粒子探測(cè)器、360°全景相機(jī)、“X”射線光譜儀等，在火星上拍攝出來(lái)的火星巖石照片具有很高的分辨率，同時(shí)對(duì)火星的土質(zhì)、巖石進(jìn)行分析。對(duì)于火星的土壤進(jìn)行分析有助于揭開(kāi)火星上遠(yuǎn)古氣候信息，甚至是火星深層的地質(zhì)變化情況。2008年，BostonDynamics公司成功為美軍研制出Bigdog大狗機(jī)器人[15]如圖1-3(b)，這種機(jī)器人能夠行走和奔跑，而且本身具有極強(qiáng)的平衡，即使上下坡，遇到結(jié)冰的路面也能順利通過(guò)。而進(jìn)入戰(zhàn)場(chǎng)發(fā)揮了重大作用：在車輛不能通行的地方為士兵運(yùn)送彈藥、食物等戰(zhàn)備物資。近年來(lái)，BostonDynamics公司推出了多款引人注目的機(jī)器人。2017年推出的一款名為Handle的雙足機(jī)器人，像是一個(gè)踩著輪滑鞋的明星運(yùn)動(dòng)員，可以跳躍飛過(guò)1.2米的障礙物，可以下臺(tái)階和快速旋轉(zhuǎn)身體，速度驚人。BostonDynamics公司還生產(chǎn)機(jī)器大狗（BigDog）、機(jī)器豹子（Cheetah）、機(jī)器夜貓（WIldCat）以及雙足機(jī)器人（Atlas）等產(chǎn)品。2012年，“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)（Discovery）的最后一項(xiàng)任務(wù)是將首臺(tái)人形機(jī)器人“R2”送入?

天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4更加接近于人類，同時(shí)“R2”可以執(zhí)行一些對(duì)人類宇航員來(lái)說(shuō)具有生命危險(xiǎn)的任務(wù)。美國(guó)宇航局表示，“隨著超越低地球軌道，機(jī)器人進(jìn)入太空對(duì)宇航局的發(fā)展十分重要�！�(a)火星車(b)BigDog(c)宇航員R2圖1-3國(guó)外航天機(jī)器人Fig.1-3Foreignspacerobot移動(dòng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)智能行走，離不開(kāi)可靠的定位導(dǎo)航技術(shù)，SLAM作為機(jī)器人自主移動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，一直備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。SLAM是同步定位與地圖構(gòu)建(simultaneouslocalizationandmapping)的縮寫(xiě)，最早由SmithSelf和Cheesman[17-18]提出。SLAM技術(shù)作為解決“移動(dòng)機(jī)器人從未知地點(diǎn)出發(fā)并處在未知環(huán)境中，在移動(dòng)機(jī)器人行駛過(guò)程中不斷的對(duì)地圖特征（比如門，墻面，桌椅等）進(jìn)行探測(cè)。同時(shí)對(duì)自身的位置和位姿進(jìn)行定位，在通過(guò)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，實(shí)現(xiàn)即時(shí)定位與地圖構(gòu)建的目的。移動(dòng)機(jī)器人自主移動(dòng)中SLAM技術(shù)起到了關(guān)鍵作用，目前基于SLAM技術(shù)的定位導(dǎo)航方式主要有兩種，一種是基于視覺(jué)傳感器的SLAM，另一類是基于激光雷達(dá)傳感器的激光SLAM。視覺(jué)SLAM專指利用攝相機(jī)、Kinect深度相機(jī)等進(jìn)行室內(nèi)探索和導(dǎo)航。發(fā)展到如今，視覺(jué)SLAM的室內(nèi)導(dǎo)航仍處于研究階段，并未到廣泛應(yīng)用的程度。有兩方面限制因素：一方面，使用視覺(jué)SLAM需要進(jìn)行編程和大量的專業(yè)知識(shí)，導(dǎo)航算法的實(shí)時(shí)性很難達(dá)到實(shí)用要求，另一方面，機(jī)器人不能直接使用視覺(jué)SLAM生成的地圖（多數(shù)是點(diǎn)云）進(jìn)行路徑規(guī)劃，需要進(jìn)行研究和探索[19]。與視覺(jué)SLAM不同的是，激光SLAM技術(shù)通過(guò)獲取周圍環(huán)境的輪廓信息，可構(gòu)建厘米級(jí)精度的地圖，是目前為止最穩(wěn)定、可靠的SLAM導(dǎo)航方式[20]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)機(jī)器人行業(yè)起步較晚，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。1982年沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制出了我國(guó)第一臺(tái)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于Cartographer和RBPF的室內(nèi)SLAM技術(shù)研究[D]. 姬少英.燕山大學(xué) 2018
[2]基于ROS的慣性導(dǎo)航和視覺(jué)信息融合的移動(dòng)機(jī)器人定位研究[D]. 王德智.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]室內(nèi)自主導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[D]. 楊興.中北大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3256521