近年來隨著移動機器人技術(shù)的快速發(fā)展,無人車（UGV）、無人機（UAV）已經(jīng)實現(xiàn)在日常生活生產(chǎn)中的大量應(yīng)用。為了使無人機、無人車按照人類的意愿行駛到指定的位置,路徑規(guī)劃技術(shù)的研究成為移動機器人研究領(lǐng)域的熱點問題之一,是實現(xiàn)移動機器人智能化的關(guān)鍵。路徑規(guī)劃是指在具有障礙物的環(huán)境中,按照一定的評價標準,尋找一條從起始點到目標點的無碰撞路徑。A*算法作為一種新型的啟發(fā)式搜索算法,由于其具有搜索迅速、應(yīng)用普遍、易于實現(xiàn)等優(yōu)點,已經(jīng)有許多研究者嘗試將其用于解決移動機器人路徑規(guī)劃問題。因為A*算法在獲取路徑過程中存在搜索節(jié)點多,轉(zhuǎn)折角多,轉(zhuǎn)向困難等問題,所以A*算法在路徑規(guī)劃時得到的路徑并非最優(yōu),而是次優(yōu)路徑。針對移動機器人室內(nèi)路徑規(guī)劃問題,本文主要工作在如下幾個方面:（1）針對A*算法存在的缺點在三方面進行改進,首先改進A*算法的評價函數(shù)增加轉(zhuǎn)向代價參數(shù),減少不必要的轉(zhuǎn)向;然后改進A*算法節(jié)點搜索的方式,刪除A*算法搜索到的冗余節(jié)點,盡可能保留轉(zhuǎn)折點與起始點等關(guān)鍵節(jié)點;最后使用移動平均濾波的方法對得到的節(jié)點數(shù)據(jù)進行處理,得到平滑的可通行路徑。（2）針對A*算法只能有效避開靜態(tài)已知障礙物的情況,本文... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學天津市

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

智能機器人

第一章緒論3寵物狗AIBO。自1998年起，丹麥樂高公司推出“頭腦風暴”（MindStorms）機器人套件[13]如圖1-2(c)，使用套件中的機器人核心控制模板、電機和傳感器，孩子們可以設(shè)計各種像人、狗甚至恐龍的機器人，然后動手像搭積木一樣把它拼裝出來，并且通過簡單編程讓機器人做各種動作。這一充滿創(chuàng)意的產(chǎn)品使機器人開始走入孩子們的世界。(a)shakey(b)MindStorms(c)ASIMO圖1-2國外機器人Fig.1-2Foreignrobots2004年，美國火星車“勇氣”號、“機遇”號先后登陸火星進行探測[14]如圖1-3(a)�；鹦擒嚳梢酝耆揽孔陨頂y帶的傳感器進行環(huán)境探測，偵查地形，智能規(guī)劃出沒有障礙的最佳行進路線。勇氣號與機遇號火星車裝備了阿爾法粒子探測器、360°全景相機、“X”射線光譜儀等，在火星上拍攝出來的火星巖石照片具有很高的分辨率，同時對火星的土質(zhì)、巖石進行分析。對于火星的土壤進行分析有助于揭開火星上遠古氣候信息，甚至是火星深層的地質(zhì)變化情況。2008年，BostonDynamics公司成功為美軍研制出Bigdog大狗機器人[15]如圖1-3(b)，這種機器人能夠行走和奔跑，而且本身具有極強的平衡，即使上下坡，遇到結(jié)冰的路面也能順利通過。而進入戰(zhàn)場發(fā)揮了重大作用：在車輛不能通行的地方為士兵運送彈藥、食物等戰(zhàn)備物資。近年來，BostonDynamics公司推出了多款引人注目的機器人。2017年推出的一款名為Handle的雙足機器人，像是一個踩著輪滑鞋的明星運動員，可以跳躍飛過1.2米的障礙物，可以下臺階和快速旋轉(zhuǎn)身體，速度驚人。BostonDynamics公司還生產(chǎn)機器大狗（BigDog）、機器豹子（Cheetah）、機器夜貓（WIldCat）以及雙足機器人（Atlas）等產(chǎn)品。2012年，“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機（Discovery）的最后一項任務(wù)是將首臺人形機器人“R2”送入?

天津工業(yè)大學碩士學位論文4更加接近于人類，同時“R2”可以執(zhí)行一些對人類宇航員來說具有生命危險的任務(wù)。美國宇航局表示，“隨著超越低地球軌道，機器人進入太空對宇航局的發(fā)展十分重要。”(a)火星車(b)BigDog(c)宇航員R2圖1-3國外航天機器人Fig.1-3Foreignspacerobot移動機器人要實現(xiàn)智能行走，離不開可靠的定位導航技術(shù)，SLAM作為機器人自主移動的關(guān)鍵技術(shù)，一直備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。SLAM是同步定位與地圖構(gòu)建(simultaneouslocalizationandmapping)的縮寫，最早由SmithSelf和Cheesman[17-18]提出。SLAM技術(shù)作為解決“移動機器人從未知地點出發(fā)并處在未知環(huán)境中，在移動機器人行駛過程中不斷的對地圖特征（比如門，墻面，桌椅等）進行探測。同時對自身的位置和位姿進行定位，在通過自身位置增量式的構(gòu)建地圖，實現(xiàn)即時定位與地圖構(gòu)建的目的。移動機器人自主移動中SLAM技術(shù)起到了關(guān)鍵作用，目前基于SLAM技術(shù)的定位導航方式主要有兩種，一種是基于視覺傳感器的SLAM，另一類是基于激光雷達傳感器的激光SLAM。視覺SLAM專指利用攝相機、Kinect深度相機等進行室內(nèi)探索和導航。發(fā)展到如今，視覺SLAM的室內(nèi)導航仍處于研究階段，并未到廣泛應(yīng)用的程度。有兩方面限制因素：一方面，使用視覺SLAM需要進行編程和大量的專業(yè)知識，導航算法的實時性很難達到實用要求，另一方面，機器人不能直接使用視覺SLAM生成的地圖（多數(shù)是點云）進行路徑規(guī)劃，需要進行研究和探索[19]。與視覺SLAM不同的是，激光SLAM技術(shù)通過獲取周圍環(huán)境的輪廓信息，可構(gòu)建厘米級精度的地圖，是目前為止最穩(wěn)定、可靠的SLAM導航方式[20]。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國機器人行業(yè)起步較晚，從20世紀80年代開始涉足機器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。1982年沈陽自動化所研制出了我國第一臺

【參考文獻】：
期刊論文
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[9]一種可搜索無限個鄰域的改進A*算法[J]. 辛煜,梁華為,杜明博,梅濤,王智靈,江如海.  機器人. 2014(05)
[10]基于多層Morphin搜索樹的UGV局部路徑規(guī)劃算法[J]. 諸葛程晨,唐振民,石朝俠.  機器人. 2014(04)

博士論文
[1]大規(guī)模復雜場景下室內(nèi)服務(wù)機器人導航的研究[D]. 陳贏峰.中國科學技術(shù)大學 2017
[2]移動機器人的路徑規(guī)劃與定位技術(shù)研究[D]. 張琦.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[3]基于目標函數(shù)的模糊聚類新算法及其應(yīng)用研究[D]. 汪慶淼.江蘇大學 2014
[4]基于勢場法和遺傳算法的機器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 劉傳領(lǐng).南京理工大學 2012
[5]多學科設(shè)計優(yōu)化方法在7000米載人潛水器總體設(shè)計中的應(yīng)用[D]. 劉蔚.上海交通大學 2007

碩士論文
[1]基于Cartographer和RBPF的室內(nèi)SLAM技術(shù)研究[D]. 姬少英.燕山大學 2018
[2]基于ROS的慣性導航和視覺信息融合的移動機器人定位研究[D]. 王德智.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]室內(nèi)自主導航移動機器人路徑規(guī)劃研究[D]. 楊興.中北大學 2016



本文編號：3256521