發(fā)布時間：2017-10-20 01:27

  本文關(guān)鍵詞：滿足不同任務需求的機器人最優(yōu)路徑規(guī)劃研究及實現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 線性時序邏輯 路徑規(guī)劃 倉儲機器人 A*算法 運動控制

【摘要】：路徑規(guī)劃是移動機器人領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。目前移動機器人路徑規(guī)劃主要集中在算法的研究上,與實際應用背景相結(jié)合的路徑規(guī)劃研究較少,仍有許多技術(shù)問題有待解決,如,傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法僅針對點到點的簡單任務需求,無法很好地適用于任務較為復雜的情況。因此,研究能夠滿足不同任務需求的路徑規(guī)劃方法具有重要應用價值和理論意義。線性時序邏輯(linear temporal logic,LTL)理論能夠有效的描述實際應用中各類復雜的任務需求,實現(xiàn)環(huán)境信息與任務需求相融合。本文基于LTL理論,研究了滿足不同任務需求的機器人最優(yōu)路徑規(guī)劃。首先,基于LTL理論,提出了基于LTL理論的倉儲機器人路徑規(guī)劃方法。該方法通過構(gòu)建靈活擴展的倉儲環(huán)境模型,降低了路徑規(guī)劃的復雜度,并實現(xiàn)了滿足倉儲任務需求的最優(yōu)路徑規(guī)劃。其次,機器人實際應用環(huán)境往往是動態(tài)變化的,現(xiàn)有的基于LTL理論的路徑規(guī)劃方法仍無法很好地適用于該類環(huán)境,因此又進一步研究了適用于動態(tài)環(huán)境的LTL-A~*-A~*最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。該方法將基于LTL-A~*算法的全局路徑規(guī)劃方法和基于A~*算法的局部路徑規(guī)劃方法相結(jié)合,不僅提高了全局路徑尋優(yōu)的效率,而且能夠適用于動態(tài)環(huán)境。然后,為了驗證上述方法的可行性與有效性,本文設計了包含地圖構(gòu)建、機器人定位、路徑規(guī)劃和運動控制四個模塊的機器人導航系統(tǒng)實驗平臺,并在該平臺上搭建了相應的模擬環(huán)境,結(jié)合目標跟蹤控制策略,實驗驗證了所提出的移動機器人路徑規(guī)劃方法的有效性。最后,針對兩機器人巡回同時采集并上傳數(shù)據(jù)的任務需求,采用基于LTL理論的多移動機器人路徑規(guī)劃方法,在實驗平臺上實現(xiàn)了兩機器人的協(xié)同路徑規(guī)劃。研究結(jié)果表明,本文所研究并實現(xiàn)的基于LTL理論的路徑規(guī)劃方法能夠規(guī)劃出滿足不同任務需求的最優(yōu)路徑,彌補了現(xiàn)有路徑規(guī)劃方法的不足。
【關(guān)鍵詞】：線性時序邏輯 路徑規(guī)劃 倉儲機器人 A*算法 運動控制
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3 論文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)18-21
• 1.3.1 論文內(nèi)容18-19
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)19-21
• 第2章 預備理論21-25
• 2.1 加權(quán)切換系統(tǒng)21-22
• 2.2 線性時序邏輯22-25
• 2.2.1 線性時序邏輯的語法22
• 2.2.2 線性時序邏輯的語義22-25
• 第3章 基于LTL理論的倉儲機器人路徑規(guī)劃25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 問題描述25-26
• 3.3 基于LTL理論的倉儲機器人路徑規(guī)劃方法26-32
• 3.3.1 環(huán)境建模與任務描述27-30
• 3.3.2 路徑尋優(yōu)30-32
• 3.4 仿真實驗32-35
• 3.5 小結(jié)35-36
• 第4章 適用于動態(tài)環(huán)境的LTL-A~*-A~*最優(yōu)路徑規(guī)劃方法36-48
• 4.1 引言36
• 4.2 問題描述36-38
• 4.3 環(huán)境建模38
• 4.4 LTL-A~*-A~*最優(yōu)路徑規(guī)劃算法38-44
• 4.4.1 基于LTL-A~*算法的全局路徑規(guī)劃39-41
• 4.4.2 基于A~*算法的局部路徑規(guī)劃41-42
• 4.4.3 LTL-A~*-A~*最優(yōu)路徑規(guī)劃算法42-44
• 4.5 仿真實驗44-47
• 4.6 小結(jié)47-48
• 第5章 機器人導航系統(tǒng)設計與實現(xiàn)48-68
• 5.1 引言48
• 5.2 系統(tǒng)總體框架48-50
• 5.3 地圖構(gòu)建模塊設計50-53
• 5.3.1 模擬倉儲實驗環(huán)境建模50-52
• 5.3.2 模擬動態(tài)實驗環(huán)境建模52-53
• 5.4 路徑規(guī)劃模塊設計53-54
• 5.5 機器人定位模塊設計54-55
• 5.6 運動控制模塊設計55-61
• 5.6.1 偏差計算56
• 5.6.2 運動控制策略56-59
• 5.6.3 轉(zhuǎn)換輸出控制量59-61
• 5.7 導航系統(tǒng)實現(xiàn)與實驗案例61-67
• 5.7.1 基于線性時序邏輯理論的倉儲機器人路徑規(guī)劃實現(xiàn)62-65
• 5.7.2 適用于動態(tài)環(huán)境的LTL-A~*-A~*最優(yōu)路徑規(guī)劃實現(xiàn)65-67
• 5.8 小結(jié)67-68
• 第6章 基于LTL理論的兩機器人路徑規(guī)劃實現(xiàn)68-79
• 6.1 引言68
• 6.2 問題描述68-69
• 6.3 基于LTL理論的多機器人路徑規(guī)劃方法69-76
• 6.3.1 構(gòu)建雙轉(zhuǎn)換系統(tǒng)70-71
• 6.3.2 構(gòu)建時間自動機71-73
• 6.3.3 構(gòu)建域自動機73-74
• 6.3.4 構(gòu)建全局轉(zhuǎn)換系統(tǒng)74-75
• 6.3.5 搜索最優(yōu)路徑75-76
• 6.4 基于LTL理論的兩機器人路徑規(guī)劃方法仿真試驗76-77
• 6.5 基于LTL理論的兩機器人路徑規(guī)劃方法的實現(xiàn)77-78
• 6.6 小結(jié)78-79
• 第7章 總結(jié)與展望79-81
• 7.1 總結(jié)79-80
• 7.2 展望80-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-86
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張霖;歐林林;俞立;;執(zhí)行能力有限的兩差動輪機器人目標跟蹤控制器[J];信息與控制;2015年02期

2 沈博聞;于寧波;劉景泰;;倉儲物流機器人集群的智能調(diào)度和路徑規(guī)劃[J];智能系統(tǒng)學報;2014年06期

3 肖云濤;歐林林;俞立;;基于線性時序邏輯的最優(yōu)巡回路徑規(guī)劃[J];自動化學報;2014年10期

4 王s，

本文編號：1064488