【摘要】：路徑規(guī)劃技術(shù)是智能化機器人領(lǐng)域的重要研究方向。隨著科技的不斷進步與發(fā)展,只靠一個移動機器人難以完成復(fù)雜的工作,因此,多移動機器人方向成為了廣大學(xué)者研究的熱點。多移動機器人系統(tǒng)在工作效率上具有很強大的優(yōu)勢。目前,涉及多移動機器人方面,路徑搜索問題仍然欠缺成熟的理論和方法,值得深入研究。本文從三個方面分析和解決多移動機器人路徑規(guī)劃問題。主要內(nèi)容如下:首先,在已知的靜態(tài)環(huán)境情況下,對路徑規(guī)劃問題進行分析。在基本蟻群算法(AS)的基礎(chǔ)上分析了一種改進算法—自適應(yīng)蟻群算法(ACS),針對該算法的不足,從全局信息素更新機制和死鎖問題兩個方向出發(fā),做了相應(yīng)的改進,從而使蟻群算法更加適應(yīng)于機器人全局路徑規(guī)劃問題。通過柵格法建立環(huán)境模型,基于MATLAB仿真平臺對基本蟻群算法和改進的蟻群算法進行仿真研究,根據(jù)結(jié)果充分顯示了改進算法的優(yōu)勢所在。其次,針對單個移動機器人在未知的動態(tài)環(huán)境中的路徑問題進行分析和研究,提出了全局路徑算法與滾動窗口算法相結(jié)合的雙層算法,即在第一層規(guī)劃時,機器人通過改進后的算法規(guī)劃出一條全局最優(yōu)路徑,在第二層規(guī)劃時,機器人通過滾動窗口獲取實時地圖,根據(jù)避碰預(yù)測選擇合適的避碰策略,從而實現(xiàn)局部優(yōu)化路徑,直到到達目標(biāo)點。針對已知運動狀態(tài)和未知運動狀態(tài)下的動態(tài)障礙物可能出現(xiàn)的狀況,通過仿真平臺分別驗證了兩種情況下該算法解決路徑問題的可行性和有效性。最后,在動態(tài)環(huán)境下對多移動機器人路徑規(guī)劃問題進行分析和研究。分析機器人與機器人之間可能產(chǎn)生的沖突情況,提出合適的協(xié)調(diào)方法解決沖突問題,在單移動機器人路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上,引入了優(yōu)先級分配方案,簡化問題的復(fù)雜性。同時,提出了靜態(tài)環(huán)境下的機器人隊形問題。設(shè)計仿真環(huán)境,對多移動機器人路徑規(guī)劃問題和隊形問題分別進行仿真。
【圖文】：

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀縱觀機器人的發(fā)展歷程，輪式類型的機器人較早出現(xiàn)且被廣泛應(yīng)用。在上世紀就已出現(xiàn)機器人的研究工作[8]。1956 年，George Devol 和 Joe Engelberger 創(chuàng)建了世界上第一個機器人公司，，并在 1959 年參與設(shè)計了 Unimate 機器人，它是世界上第一臺工業(yè)機器人,如圖 1-1 所示。在 1961 年，Unimate 機器人運行于美國特倫頓（新澤西州首府）的汽車通用公司，在汽車的門、車窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架，以及汽車內(nèi)部的其他硬件等生產(chǎn)過程中發(fā)揮了作用[9]。在上世紀 60 年代，斯坦福研究院（SRI）的 NilSNilssen 和其他學(xué)者,研制出了一臺自主移動機器人[10][11]，命名為 Shakey 機器人，如圖 1-2 所示，該機器人是世界上第一臺真正意義上的采用人工智能（Aritificial Intelligence，AI）的移動機器人，可以感知環(huán)境變化，運動控制以及自主導(dǎo)航。

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀縱觀機器人的發(fā)展歷程，輪式類型的機器人較早出現(xiàn)且被廣泛應(yīng)用。在上世紀就已出現(xiàn)機器人的研究工作[8]。1956 年，George Devol 和 Joe Engelberger 創(chuàng)建了世界上第一個機器人公司，并在 1959 年參與設(shè)計了 Unimate 機器人，它是世界上第一臺工業(yè)機器人,如圖 1-1 所示。在 1961 年，Unimate 機器人運行于美國特倫頓（新澤西州首府）的汽車通用公司，在汽車的門、車窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架，以及汽車內(nèi)部的其他硬件等生產(chǎn)過程中發(fā)揮了作用[9]。在上世紀 60 年代，斯坦福研究院（SRI）的 NilSNilssen 和其他學(xué)者,研制出了一臺自主移動機器人[10][11]，命名為 Shakey 機器人，如圖 1-2 所示，該機器人是世界上第一臺真正意義上的采用人工智能（Aritificial Intelligence，AI）的移動機器人，可以感知環(huán)境變化，運動控制以及自主導(dǎo)航。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

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本文編號：2698412