本文關(guān)鍵詞：靜態(tài)場景中機器人避障規(guī)劃問題的模型和算法研究

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【摘要】：機器人避障與路徑規(guī)劃是移動機器人研究的重要方向之一，也是移動機器人導(dǎo)航技術(shù)中不可缺少的重要組成部分。靜態(tài)場景中機器人避障與路徑規(guī)劃是機器人全局路徑規(guī)劃的核心內(nèi)容，也是局部路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)。本論文深入研究靜態(tài)場景中機器人避障規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型和計算算法，試圖提供此類問題的完整解決方案，具有一定的理論意義和實際價值。本論文具體研究了如下兩個方面的問題： 本論文采用可視圖法完整地建立了靜態(tài)場景中機器人避障全局路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型。首先建立了機器人避障問題的環(huán)境模型，構(gòu)建了機器人避障問題的可視網(wǎng)絡(luò)圖；其次，針對四種不同情形建立了機器人全局路徑規(guī)劃的0-1非線性整數(shù)規(guī)劃模型，分別為單目標點下機器人避障最短路程路徑模型、多目標點下機器人避障最短路程路徑模型、單目標點下機器人避障最短時間路徑模型、多目標點下機器人避障最短時間路徑模型。 本論文針對靜態(tài)場景中機器人避障全局路徑規(guī)劃的不同情形，在最短路的Dijkstra算法基礎(chǔ)上，分別構(gòu)建了相應(yīng)的計算算法。主要包括：單目標點下機器人避障最短路程路徑的求解算法、多目標點下機器人避障最短路程路徑求解算法、單目標點下機器人避障最短時間路徑求解算法、多目標點下機器人避障最短時間路徑求解算法。為驗證算法的有效性，本論文還針對一個具體的機器人避障實例進行實證研究，，利用MATLAB編程求解，分別求解出機器人避障最短路程路徑和最短時間路徑，實證結(jié)果表明算法有效。 本論文最后還選取部分障礙物和目標點，考察障礙物移動和目標點移動時最短路徑的變化情況，以此檢驗?zāi)Ｐ秃瓦M行敏感性分析。
【關(guān)鍵詞】：避障 路徑規(guī)劃 機器人導(dǎo)航技術(shù) 數(shù)學(xué)模型 算法
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242;O221.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 機器人避障規(guī)劃問題的研究目的與意義10-12
• 1.3 機器人避障規(guī)劃問題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本論文研究的主要內(nèi)容與創(chuàng)新點13-15
• 1.4.1 問題的提出13-14
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容14-15
• 1.4.3 研究的目標15
• 1.4.4 擬解決的關(guān)鍵問題15
• 1.4.5 本論文的創(chuàng)新點15
• 1.5 本論文的章節(jié)安排15-17
• 第二章 預(yù)備知識17-24
• 2.1 兩圓的內(nèi)、外公切線17-20
• 2.1.1 點到圓的切線17
• 2.1.2 兩圓的外公切線17-19
• 2.1.3 兩圓的內(nèi)公切線19-20
• 2.2 最短路問題及 DIJKSTRA 算法、 FLOYD 算法20-21
• 2.3 避障問題的預(yù)備事項21-24
• 2.3.1 禁入?yún)^(qū)的構(gòu)造21-22
• 2.3.2 最優(yōu)路徑的預(yù)備證明22-24
• 第三章 靜態(tài)場景中機器人避障路徑規(guī)劃問題的數(shù)學(xué)模型24-40
• 3.1 環(huán)境模型24-29
• 3.1.1 障礙物區(qū)域模型24
• 3.1.2 擴充障礙物區(qū)域的數(shù)學(xué)模型24
• 3.1.3 可視圖的構(gòu)建模型24-29
• 3.2 單目標點最短路徑模型29-30
• 3.3 多目標點最短路徑模型30-31
• 3.4 單目標點最速路徑模型31-34
• 3.5 多目標點最速路徑模型34-37
• 3.6 固定路徑的最優(yōu)圓弧模型37-40
• 第四章 靜態(tài)場景中機器人避障路徑規(guī)劃問題的求解算法40-46
• 4.1 單目標點最短路徑的求解算法40-41
• 4.2 有中間目標點最短路徑的求解算法41-43
• 4.3 單目標點最速路徑的求解算法43-44
• 4.4 多目標點最速路徑的求解算法44-46
• 第五章 實證結(jié)果與分析46-67
• 5.1 實證結(jié)果47-58
• 5.1.1 環(huán)境模型47-48
• 5.1.2 單目標點的最短路徑48-51
• 5.1.3 多目標點最短路徑的計算結(jié)果51-54
• 5.1.4 單目標點最速路徑的計算結(jié)果54-58
• 5.2 模型檢驗和敏感性分析58-67
• 5.2.1 考察障礙物移動時最短路徑的變化58-63
• 5.2.2 考察目標點移動時最短路徑的變化63-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73

【參考文獻】

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本文編號：945621