近年來,人工智能技術引起了人們的高度重視,移動機器人領域逐漸成為當前世界各國研究的熱點。移動機器人綜合了計算機、自動控制、機構學、控制論等學科專業(yè)技術,成為人工智能發(fā)展活躍的領域之一。其中,路徑規(guī)劃與軌跡跟蹤是移動機器人決策與控制中的核心技術,如何使移動機器人高效地規(guī)劃出一條最優(yōu)、安全的路徑,同時實現(xiàn)精確的軌跡跟蹤控制一直是一個具有挑戰(zhàn)性的研究方向。首先,通過分析移動機器人環(huán)境建模方法,選擇柵格建模法對空間環(huán)境進行建模。利用激光雷達和Clearpath ROS機器人建立了機械樓某房間真實環(huán)境下的地圖模型,并在MATLAB中對所得地圖進行處理,最終得到柵格地圖模型。其次,對環(huán)境地圖模型進行高密度化處理,探討了A*算法路徑規(guī)劃的基本原理及搜索流程,通過對A*算法實施擴展鄰域搜索策略,增加了每次搜索方向的數(shù)量;對由A*算法生成的路徑進行曲線擬合處理,使得路徑更加平滑、安全;分別從路徑規(guī)劃結果、長度、時間三個角度對傳統(tǒng)A*算法與改進A*算法通過MATLAB軟件進行了仿真實驗對比分析,仿真結果表明改進A*算法具有更好的規(guī)劃效果。然后,闡述了經(jīng)典蟻群算法的基本原理,對影響蟻群算法性能的3個重要參數(shù)...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 移動機器人發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 移動機器人國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 移動機器人國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 移動機器人發(fā)展趨勢
    1.3 路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀分析
        1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 路徑規(guī)劃發(fā)展趨勢
    1.4 軌跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀分析
        1.4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 軌跡跟蹤控制發(fā)展趨勢
    1.5 論文主要研究內(nèi)容及組織結構
    1.6 本章小結
第2章 移動機器人關鍵技術理論
    2.1 引言
    2.2 移動機器人系統(tǒng)
        2.2.1 移動機器人系統(tǒng)組成結構
        2.2.2 環(huán)境信息感知系統(tǒng)
        2.2.3 路徑規(guī)劃系統(tǒng)
        2.2.4 軌跡跟蹤控制系統(tǒng)
    2.3 路徑規(guī)劃方法研究
        2.3.1 傳統(tǒng)路徑規(guī)劃算法
        2.3.2 現(xiàn)代智能路徑規(guī)劃算法
    2.4 本章小結
第3章 環(huán)境建模
    3.1 引言
    3.2 柵格法地圖建模
        3.2.1 柵格法地圖基本理論
        3.2.2 不規(guī)則障礙物的整齊化處理
    3.3 實際環(huán)境地圖柵格化
    3.4 本章小結
第4章 基于改進A*算法的移動機器人路徑規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 環(huán)境模型描述
    4.3 A*算法及其改進
        4.3.1 A*算法原理
        4.3.2 擴展鄰域搜索原理
    4.4 仿真驗證分析
    4.5 曲線擬合路徑規(guī)劃及仿真分析
        4.5.1 NURBS曲線及其擬合原理
        4.5.2 仿真分析
        4.5.3 結論
    4.6 本章小結
第5章 基于蟻群算法的移動機器人路徑規(guī)劃
    5.1 引言
    5.2 環(huán)境描述
    5.3 蟻群算法
        5.3.1 蟻群算法基本原理
        5.3.2 蟻群算法的數(shù)學模型描述
    5.4 參數(shù)選擇及其對算法性能影響的研究
        5.4.1 信息啟發(fā)因子α
        5.4.2 期望啟發(fā)因子β
        5.4.3 信息素揮發(fā)因子ρ
        5.4.4 主要參數(shù)α、β、ρ的最優(yōu)組合
    5.5 蟻群算法的改進研究
        5.5.1 算法改進
        5.5.2 算法改進步驟及流程
    5.6 仿真驗證
    5.7 本章小結
第6章 移動機器人軌跡跟蹤控制研究
    6.1 引言
    6.2 模型描述
        6.2.1 運動學模型
        6.2.2 軌跡跟蹤模型
    6.3 模型預測控制
        6.3.1 基本原理
        6.3.2 基本特點
    6.4 基于模型預測的軌跡跟蹤控制
    6.5 仿真驗證
        6.5.1 直線軌跡跟蹤
        6.5.2 圓形軌跡跟蹤
    6.6 本章小結
結論與展望
致謝
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和科研成果



本文編號：3879828