本文選題：路徑規(guī)劃　切入點(diǎn)：人工勢(shì)場(chǎng)法　出處：《燕山大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：當(dāng)今時(shí)代機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展,研究人員不斷試圖提高機(jī)器人的智能化水平,其中移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航性能的優(yōu)劣體現(xiàn)了機(jī)器人智能化的高低。移動(dòng)機(jī)器人大多用來幫助人類探索一些未知區(qū)域或者從事一些危險(xiǎn)作業(yè),所以機(jī)器人在未知環(huán)境下的路徑規(guī)劃能力十分重要,機(jī)器人需要對(duì)環(huán)境有很好的適應(yīng)性和魯棒性。另一方面,為了對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的搭建也十分的必要。首先,本文介紹了實(shí)驗(yàn)所用的AS-R機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了較為精確的雙輪差分驅(qū)動(dòng)式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并且用公式進(jìn)行了推導(dǎo)。然后將機(jī)器人的工作環(huán)境簡(jiǎn)化成了二維坐標(biāo)系,利用航跡推算原理計(jì)算機(jī)器人的位姿。其次,對(duì)機(jī)器人的感知系統(tǒng)進(jìn)行了介紹,分析了紅外和聲納傳感器的測(cè)距原理與性能。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中,分析了移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中安全距離的選取,然后在PSD傳感器和聲納傳感器的基礎(chǔ)上,提出了兩種避障算法。調(diào)用AS-R機(jī)器人的庫函數(shù)進(jìn)行軟件編程,驗(yàn)證了這兩種算法的實(shí)用性。再次,本文介紹了經(jīng)典人工勢(shì)場(chǎng)法原理,針對(duì)局部最小值陷阱,在改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的基礎(chǔ)上修改了斥力方向,引入了沿邊走行為,保證了機(jī)器人在到達(dá)目標(biāo)位置之前受到的合力不為零。然后將移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃過程分為趨向目標(biāo)、避障和沿邊走三個(gè)行為模塊。機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)的環(huán)境狀況和機(jī)器人自身狀態(tài)進(jìn)行行為裁決,最終到達(dá)目標(biāo)位置。最后,為了完善機(jī)器人自主導(dǎo)航功能,并且對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,設(shè)計(jì)了一套基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的機(jī)器人遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)人員可以在PC上登陸客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[Abstract]:With the rapid development of robotics technology, researchers are constantly trying to improve the intelligent level of robots. The advantages and disadvantages of autonomous navigation performance of mobile robots reflect the level of robot intelligence. Mobile robots are mostly used to help humans explore unknown areas or engage in dangerous operations. So the path planning ability of robot in unknown environment is very important, the robot needs to have good adaptability and robustness to the environment. On the other hand, in order to monitor the running state and surrounding environment of the robot in real time, It is also necessary to build the remote control system of the robot. Firstly, this paper introduces the mechanical system structure of the AS-R robot used in the experiment, and then constructs a more accurate kinematics model of the two-wheel differential drive mobile robot. Then, the working environment of the robot is simplified into a two-dimensional coordinate system, and the position and pose of the robot are calculated by using the principle of track reckoning. Secondly, the sensing system of the robot is introduced. The principle and performance of the infrared and sonar sensors are analyzed. In the laboratory environment, the selection of the safe distance in the moving state of the mobile robot is analyzed. Then, based on the PSD sensor and the sonar sensor, Two kinds of obstacle avoidance algorithms are proposed. The library function of AS-R robot is used to program the software, and the practicability of these two algorithms is verified. Thirdly, the principle of classical artificial potential field method is introduced, aiming at the local minimum trap. Based on the improved artificial potential field method, the repulsive force direction is modified, and the side walk behavior is introduced to ensure that the resultant force of the robot is not zero before reaching the target position. Then the path planning process of the mobile robot is divided into the orientation target. In order to improve the autonomous navigation function of the robot, the robot system decides the behavior of the robot according to the real-time environment and the robot's own state, and finally reaches the target position, and finally, in order to improve the autonomous navigation function of the robot, A robot remote control system based on wireless local area network (WLAN) technology is designed to monitor the surrounding environment. The experimenter can land on PC to realize the real-time monitoring of mobile robot.
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242

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