【摘要】：現(xiàn)階段,移動機器人技術(shù)是科學研究的熱點問題之一,路徑規(guī)劃算法是移動機器人的一個重要研究方向。隨著其應(yīng)用范圍的不斷拓寬,移動機器人將會朝著更加智能化和人性化的方向發(fā)展,這就使得移動機器人對路徑規(guī)劃的準確度要求越來越高。基于采樣的快速擴展隨機樹(Rapidly-exploring Random Tree,簡稱RRT)算法由于不需要環(huán)境建模,具有較強的搜索性而得到廣泛的應(yīng)用,但是其自身的隨機性強、收斂速度慢等問題制約著移動機器人路徑規(guī)劃的效率。因此,本文以路徑規(guī)劃RRT算法作為研究對象,完成了算法的優(yōu)化和改進,實現(xiàn)了輪式機器人的路徑規(guī)劃功能。主要研究內(nèi)容如下:首先,針對RRT算法自身的隨機性強,收斂速度慢等問題提出改進RRT算法,通過改變關(guān)鍵節(jié)點的選取范圍,在變概率指導(dǎo)策略的基礎(chǔ)上對路徑進行優(yōu)化,并通過不同的實驗環(huán)境驗證改進算法的效果,實驗結(jié)果表明其加快了收斂速度、有效改善了路徑的質(zhì)量。其次,為了進一步降低無效節(jié)點數(shù)量,提高算法的收斂速度,提出了改進雙向RRT(Bidirectional RRT,簡稱Bi-RRT)算法。通過對擴展樹Ta新節(jié)點Xnew的選取設(shè)置范圍,找出幾何距離值最小的節(jié)點Xnew',并將其作為擴展樹Ta的臨時目標點構(gòu)建擴展樹Tb,實驗結(jié)果表明改進Bi-RRT算法降低了無效采樣點的數(shù)量,縮短了算法的運行時間。最后,在自主搭建的輪式機器人平臺上,通過ROS系統(tǒng)中的Gmapping功能包構(gòu)建真實環(huán)境地圖并配置路徑規(guī)劃關(guān)鍵參數(shù),驗證了實際場景下改進算法的可行性和實用性。
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

邐天津工業(yè)大學碩士學位論文邐逡逑以到達的外太空、深海、火災(zāi)現(xiàn)場和輻射區(qū)等場所［４＜。爬行式機器人（圖ｌ－２ｃ）逡逑從仿生學的角度：６］可以分為螳螂式、蜘蛛式、蛇形、尺蠖式等，而從功能用途的逡逑角度［７］可以將其分為焊弧式、檢測式、清洗式、巡線式和玩具類等，不同的爬行逡逑機器人有著各自特殊的用途。輪式機器人（圖ｌ－２ｄ）是移動機器人中應(yīng)用最為廣逡逑泛的一種，具有極大的靈活性和轉(zhuǎn)向性，能夠?qū)崿F(xiàn)零回轉(zhuǎn)半徑且易于控制［８＜。逡逑「室外機器人逡逑

１＿３）具有一定的記憶和辨識能力，有效融合了人工智能技術(shù)，不僅可以預(yù)先設(shè)計逡逑—些人類特有的動作，還能夠按照人類的聲音、手勢等指令完成相應(yīng)的動作：１２］。逡逑２０１１年，美國波士頓動力公司最新研制的軍用機器人“Ｐｅｔｍａｎ”（圖１－４）能夠模逡逑擬人類生理學中的自我保護功能，對自身的體溫、濕度和排汗量等合理調(diào)控，具逡逑有非常大的靈活性，能夠應(yīng)用于檢驗防護服性能［１３］。作為全球移動機器人發(fā)展最逡逑快的國家，丹麥在２０１８年首次向中國亮相ＭｏｂｉｌｅｌｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｏｂｏｔｓ機器人（簡稱逡逑ＭｉＲ５００，圖１－５）。該款機器人在物流運輸領(lǐng)域取得較大突破，它的升舉能力高逡逑達５００邋ｋｇ，移動速度高達７．２ｋｍ／ｈ，實現(xiàn)了自動收集、運輸和配送各種托盤的功逡逑能，能夠利用先進技術(shù)檢測到周圍３６０°范圍內(nèi)的所有障礙物，并且在人員和障礙逡逑物之間自由穿梭，較好地實現(xiàn)了移動機器人的自主導(dǎo)航功能［１４］。逡逑３逡逑

Ｆｉｇ．邋１－５邋ＭｉＲ５００邋ｒｏｂｏｔ逡逑在國內(nèi)，移動機器人技術(shù)雖然起步相對較晚，但是隨著時間的推移和高新技逡逑術(shù)的發(fā)展，在專家學者的共同努力下，機器人技術(shù)的研宄獲得了歷史性的突破，逡逑取得了令人稱贊的豐碩成果。例如，２０００年成立的新松機器人公司研制的移動逡逑機器人（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ邋Ｇｕｉｄｅｄ邋Ｖｅｈｉｃｌｅ，邋ＡＧＶ）是唯一具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一款機器逡逑人［１５］。阿里巴巴旗下研制的小Ｇ搬運機器人［１６］采用視覺識別、激光導(dǎo)航并行逡逑ＳＬＡＭ定位系統(tǒng)，通過深度學習識別障礙物并結(jié)合自適應(yīng)粒子濾波進行軌跡預(yù)逡逑測，實現(xiàn)了車間無人智能搬運功能。哈爾濱工業(yè)大學研發(fā)的導(dǎo)游機器人［１７］具備良逡逑好的人機交互能力，能夠?qū)崿F(xiàn)自主移動和避障等功能。上海交通大學研制的智能逡逑輪椅：１８］融合了陀螺儀、激光和視覺等多個傳感器，通過多信息融合算法創(chuàng)建周圍逡逑環(huán)境地圖，具有定位精度高的優(yōu)點，實現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境下定位和自主導(dǎo)航功能。逡逑中科院自動化研究所研制的移動機器人ＣＬＩＭＢＥＲ＾，是我國第一臺復(fù)合型移動逡逑機器人，該款機器人裝載了超聲波、紅外傳感器和ＣＣＤ攝像頭等多類型傳感器，逡逑實現(xiàn)了非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自主導(dǎo)航和避障功能。隨著人工智能的發(fā)展，這些新興的逡逑

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李格倫;崔天時;劉春莉;王銳;王立峰;;農(nóng)用輪式機器人運動控制系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J];農(nóng)機化研究;2018年02期

2 陳軍;;輪式機器人巡線比賽路口常見問題分析[J];實驗教學與儀器;2011年06期

3 汪世鵬;芮章磊;;基于工業(yè)4.0的平衡輪式機器人的研究[J];科技經(jīng)濟導(dǎo)刊;2016年34期

4 季彬銘;潘寶珠;王愛紅;許惟超;孫靜;;體感型智能輪式機器人設(shè)計[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2017年12期

5 ;行業(yè)動態(tài)(新技術(shù))[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2017年02期

6 李德毅;鄭思儀;;輪式機器人的實踐與展望[J];科技導(dǎo)報;2015年23期

7 ;李德毅:輪式機器人的實踐與展望[J];走向世界;2016年47期

8 肖立武;曾連蓀;朱錦順;;面向輪式機器人導(dǎo)航的軌跡推演[J];電子設(shè)計工程;2014年24期

9 劉瑩煌;;基于超聲波傳感器技術(shù)的智能輪式機器人避障研究與設(shè)計[J];科技創(chuàng)業(yè)家;2013年11期

10 李金良;包繼華;于巖;孫友霞;張媛;;基于遺傳算法的腿輪式機器人運動姿態(tài)優(yōu)化[J];機床與液壓;2010年21期

相關(guān)會議論文 前8條

1 王俊杰;沈志騰;林沂澤;吳修e

本文編號：2794932