本文關(guān)鍵詞：基于ARM平臺的多機器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 多機器人 路徑規(guī)劃 蟻群算法 滾動窗口 嵌入式系統(tǒng)

【摘要】：隨著社會生產(chǎn)對機器人要求的不斷提高,在處理某些復雜任務(wù)時,與單個機器人相比,多機器人系統(tǒng)往往表現(xiàn)出更強的適應(yīng)能力,因此,多機器人系統(tǒng)研究得到了越來越多的學者和科研工作人員的關(guān)注。在多機器人系統(tǒng)諸多的研究問題中,路徑規(guī)劃是最基礎(chǔ)的研究問題之一,也是多機器人順利完成任務(wù)的保障。本文旨在研究機器人路徑規(guī)劃問題,從研究單機器人路徑規(guī)劃問題開始,到多機器人路徑規(guī)劃和協(xié)調(diào),最后到基于ARM的多機器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計。首先,研究了單機器人路徑規(guī)劃問題,在傳統(tǒng)的蟻群算法(ACS)的基礎(chǔ)上,提出了一種改進的蟻群算法(IACS)并對其效果進行了仿真試驗驗證。在算法改進過程,在傳統(tǒng)蟻群算法中增加了3-OPT算子,對算法每一代的最優(yōu)解進行調(diào)整來提高算法解的精度;同時采用混沌算子修改傳統(tǒng)蟻群算法的局部信息素的更新規(guī)則,進一步擴大了算法解的搜索空間,增加了解的多樣性,避免了算法過早成熟。并通過TSP問題和單機器人路徑規(guī)劃仿真實驗對改進蟻群算法的性能進行了驗證,仿真實驗表明改進的蟻群算法比傳統(tǒng)蟻群算法具有更高的解的精度,更快的收斂速度。其次,基于單機器人路徑規(guī)劃問題研究的基礎(chǔ),研究了多機器人路徑規(guī)劃問題,針對多機器人工作環(huán)境局部已知的路徑規(guī)劃問題提出了一個全局目標函數(shù),基于滾動路徑規(guī)劃原理,提出一種基于滾動窗口的預測策略。針對機器人與動態(tài)障礙物的沖突,提出了局部避障策略;為了協(xié)調(diào)機器人與機器人之間的路徑?jīng)_突,提出了基于交互信息的局部協(xié)調(diào)策略�；跐L動窗口的預測策略、避障策略和協(xié)調(diào)策略,本文提出一種基于滾動窗口的多機器人分類避碰規(guī)劃算法。再次,對基于ARM平臺的多機器人路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)的硬件平臺進行了研究,針對本文中使用到的pcDuino板卡,詳細介紹了其硬件特性,并設(shè)計了基于ARM平臺的多機器人路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)的硬件平臺方案。最后,研究了基于ARM平臺的多機器人路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)的軟件設(shè)計,以及如何構(gòu)建pcDuino嵌入式系統(tǒng)和Ubuntu系統(tǒng)下QT環(huán)境的搭載。在pcDuino上進行應(yīng)用程序的開發(fā),設(shè)計了人機交互界面并通過外接觸摸屏顯示,進行多機器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)的仿真演示和操作。
【關(guān)鍵詞】：多機器人 路徑規(guī)劃 蟻群算法 滾動窗口 嵌入式系統(tǒng)
【學位授予單位】：上海工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 課題國內(nèi)外研究概況14-18
• 1.2.1 全局路徑規(guī)劃14-16
• 1.2.2 局部路徑規(guī)劃16-17
• 1.2.3 多機器人協(xié)調(diào)體系結(jié)構(gòu)和策略17-18
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-21
• 1.3.1 本文主要工作18-19
• 1.3.2 本文結(jié)構(gòu)安排19-21
• 第二章 基于改進蟻群算法的機器人全局路徑規(guī)劃21-39
• 2.1 蟻群算法基本原理21-23
• 2.1.1 蟻群算法數(shù)學模型21-23
• 2.2 基于改進蟻群算法的移動機器人全局路徑規(guī)劃23-30
• 2.2.1 環(huán)境建模23-25
• 2.2.2 3-OPT算子改進蟻群算法25-27
• 2.2.3 局部信息素更新規(guī)則的改進27-29
• 2.2.4 改進蟻群算法設(shè)計29-30
• 2.3 實驗仿真30-39
• 2.3.1 旅行商問題(TSP)仿真結(jié)果31-33
• 2.3.2 單機器人路徑規(guī)劃仿真結(jié)果33-35
• 2.3.3 Z型分布的障礙物環(huán)境仿真實驗35-36
• 2.3.4 U型分布的障礙物環(huán)境仿真實驗36-39
• 第三章 基于滾動規(guī)劃算法的機器人局部路徑規(guī)劃39-60
• 3.1 多機器人系統(tǒng)特點39-40
• 3.2 多機器人路徑規(guī)劃問題的描述及定義40-42
• 3.2.1 工作區(qū)域W的定義40-41
• 3.2.2 多機器人問題描述41-42
• 3.2.3 多機器人路徑規(guī)劃目標函數(shù)42
• 3.3 基于滾動窗口的局部預測策略42-46
• 3.3.1 定義滾動窗口43-44
• 3.3.2 定義移動機器人移動步長44
• 3.3.3 基于滾動窗口的局部預測算法44-46
• 3.4 基于滾動窗口的動態(tài)障礙物避障策略46-48
• 3.4.1 暫停策略47-48
• 3.4.2 局部修正路徑策略48
• 3.5 基于滾動窗口的機器人路徑協(xié)調(diào)策略48-51
• 3.5.1 暫停策略49-50
• 3.5.2 局部修正路徑策略50-51
• 3.6 多機器人局部路徑規(guī)劃算法51-53
• 3.7 仿真實驗53-60
• 第四章 多機器人路徑規(guī)仿真系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計60-67
• 4.1 硬件平臺介紹60-62
• 4.1.1 pcDuino配置60-61
• 4.1.2 基于LVDS接口的觸摸屏61-62
• 4.2 硬件平臺設(shè)計方案62-67
• 4.2.1 TWI總線63-64
• 4.2.2 RS-644總線64-67
• 第五章 多機器人路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)軟件實現(xiàn)67-82
• 5.1 嵌入式Linux系統(tǒng)67
• 5.2 設(shè)備驅(qū)動程序67-69
• 5.2.1 設(shè)備文件67-68
• 5.2.2 驅(qū)動架構(gòu)68-69
• 5.3 嵌入式Linux文件系統(tǒng)69
• 5.4 構(gòu)建pcDuino嵌入式系統(tǒng)69-76
• 5.4.1 為pcDuino搭建交叉編譯環(huán)境70
• 5.4.2 編譯并燒寫U-Boot70-71
• 5.4.3 Linux的配置與編譯71-72
• 5.4.4 制作根文件系統(tǒng)72-73
• 5.4.5 pcDuino觸摸屏配置73-76
• 5.5 仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計76-80
• 5.5.1 在ubuntu系統(tǒng)上搭建Qt環(huán)境77-78
• 5.5.2 GUI編程語言78
• 5.5.3 GUI布局78-80
• 5.6 仿真系統(tǒng)運行80-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 參考文獻84-89
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果89-90
• 致謝90-91

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本文編號：1078332