隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,水下機器人的應(yīng)用范圍越來越廣,是因為水下機器人擁有較高的智能水平。水下機器人智能水平的決定因素有很多,路徑規(guī)劃技術(shù)就是其一。一般情況下,路徑規(guī)劃分為全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃,而移動機器人的工作環(huán)境是多變的,因此單獨使用全局路徑規(guī)劃或局部路徑規(guī)劃所規(guī)劃的路徑效果都不理想。為了充分利用已知環(huán)境信息和對未知環(huán)境信息及時反應(yīng),本文提出了一種水下機器人混合路徑規(guī)劃方法。主要內(nèi)容如下:1、對于全局路徑規(guī)劃,首先利用柵格法對已知的環(huán)境信息進行建模,再利用本文改進的蟻群算法進行路徑規(guī)劃。針對基本蟻群算法存在的缺陷,提出了一種改進蟻群算法,該算法采用了一種新的啟發(fā)函數(shù)和信息素更新規(guī)則以及動態(tài)調(diào)整信息素揮發(fā)因子,使螞蟻盡量向目標(biāo)點運動,加快蟻群算法收斂速度,減少搜索時間。并且在三種柵格地圖環(huán)境下進行了仿真實驗,仿真結(jié)果表明提出的改進方法規(guī)劃出的路徑更短、更加平滑并且收斂速度更快。2、對于局部路徑規(guī)劃,提出了一種改進的人工勢場法。針對目標(biāo)不可達問題,重新構(gòu)造了斥力勢場函數(shù);針對局部極小值點問題,提出了“等勢線外切圓”逃逸法;針對動態(tài)障礙物問題,提出了“外切圓繞后弦”逃逸法;針對步長問題... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ABE英國主要研制兩種AUV，民用的A

第1章緒論3美國伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）主要研發(fā)兩種系列的AUV,分別為AutonomousBenthicExplorer（ABE）[23]和RemoteEnvironmentMonitoringUnits（REMUS）[24]，其中REMUS系列產(chǎn)業(yè)化最多，該系列一共包括三種類型AUV：REMUS100、REMUS600、REMUS6000,每個系列號分別表示其能下潛的最大深度。在2003年伊拉克戰(zhàn)場上，美國海軍用REMUS100執(zhí)行掃雷任務(wù)。REMUS600類似于一個長3.25米、直徑320毫米、重240千克的小型魚雷，續(xù)航超過24小時[25]。在2010年REMUS6000成功搜尋到法航447的發(fā)動機殘骸[26]。圖1-3是ABE圖片，圖1-4是REMUS系列圖片。圖1-3ABE圖1-4REMUS系列英國主要研制兩種AUV，民用的Autosub系列由英國南安普頓國家海洋中心(NOC)研制。2008年，Autosub6000[27]完成了第一次深水工程試驗，最大射程可達1000公里，最大工作深度6000m，長5.5m,直徑0.9m,重2800kg，有效載荷能力強，是世界上最有能力的深海潛水自動潛水器之一[28]。軍用的Tailsman系列是由英國BAE系統(tǒng)公司研制，主要用于反魚雷、反潛等軍事用途，是一款具有隱身功能的軍用“護身符”AUV[29]。圖1-5是Autosub6000圖片。圖1-6是Tailsman圖片。圖1-5Autosub6000圖1-6Tailsman

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文42003年7月，為了在具有熱液活動的海脊上進行海底測繪，日本東京大學(xué)建造了一種新型自主式水下機器人R2D4，其長4米，一噸重，可在4000米范圍內(nèi)作業(yè),可以連續(xù)工作幾個小時[30]。圖1-7是R2D4圖片。挪威的KONGSBERG公司主要研發(fā)Hugin系列水下機器人，該系列一共包括四種水下機器人：HUGINI、HUGIN1000、HUGIN3000和HUGIN4500[31]。其中HUGIN4500直徑1米，航速4Kn,并且可以續(xù)航60個小時，主要通過搭載探測設(shè)備，對海洋資源進行探測[32]。圖1-8是HUGIN4500圖片。圖1-7R2D4圖1-8HUGIN45001.2.1.2國內(nèi)AUV研究進展863計劃實施后，我國很多的研究所和院校開始投入大量精力、人力、財力到AUV的研究制造當(dāng)中。1994年沈陽自動化研究所和哈爾濱工程大學(xué)一起研制成功“探索者”號AUV，并且在西沙群島海域內(nèi)完成海試，成功下潛到1000米處[33]。圖1-9是“探索者”號AUV圖片。次年沈陽自動化研究所和俄羅斯合作成功研制CR-1型AUV，它的尺寸為4.374m×0.8m×0.93m,重1305Kg,最大潛深6000m，可以連續(xù)航行10h。圖1-10是CR-1圖片。圖1-9“探索者”號AUV圖1-10CR-01

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]水下機器人系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及避障控制技術(shù)研究[D]. 毛宇峰.哈爾濱工程大學(xué) 2010

碩士論文
[1]結(jié)合粒子群算法和改進人工勢場法的移動機器人混合路徑規(guī)劃[D]. 許源.浙江大學(xué) 2013
[2]足球機器人動態(tài)路徑規(guī)劃[D]. 張少鵬.華北電力大學(xué) 2013
[3]智能水下機器人路徑規(guī)劃方法研究與改進[D]. 劉畔.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[4]基于粒子群算法的移動機器人路徑規(guī)劃研究[D]. 劉關(guān)俊.中南大學(xué) 2007



本文編號：3042351