近年來,機(jī)器人在人類社會(huì)中扮演著越來越重要的角色,尤其是移動(dòng)機(jī)器人正慢慢融入人們的日常生活。然而不論是室內(nèi)使用的掃地機(jī)器人,還是在戶外使用的外賣機(jī)器人、快遞機(jī)器人、巡邏機(jī)器人等都面臨著避障問題,它們的應(yīng)用場景中不僅有靜態(tài)的障礙物,還往往有人、動(dòng)物以及其它交通工具等動(dòng)態(tài)的障礙物,避開靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)障礙物是對移動(dòng)機(jī)器人的基本要求,也是機(jī)器人領(lǐng)域研究的一個(gè)核心問題。本文首先針對動(dòng)態(tài)環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人避障問題提出了一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的端到端的動(dòng)態(tài)避障算法。該算法提出了一種新型策略網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造性地將處理文本時(shí)序信息的長短期記憶單元與處理圖像信息的卷積層相結(jié)合構(gòu)成新的特征提取網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上本文設(shè)計(jì)了新型的獎(jiǎng)賞函數(shù),結(jié)合增加正則項(xiàng)的近端策略優(yōu)化,經(jīng)過訓(xùn)練得到了優(yōu)化的避障策略模型。該算法輸入為激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)、目標(biāo)位置坐標(biāo)參數(shù)以及機(jī)器人本體的速度信息,基于這些參數(shù)可直接輸出用于機(jī)器人靈活避障的速度指令,在本文仿真實(shí)驗(yàn)部分中設(shè)置的多種復(fù)雜仿真環(huán)境的綜合平均避障成功率可達(dá)70%以上。硬件部分創(chuàng)新性地使用3D激光雷達(dá)與超寬帶定位系統(tǒng)相結(jié)合的導(dǎo)航避障傳感系統(tǒng),同時(shí)優(yōu)化了傳感器的連接與供電方案,使得傳感器... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 經(jīng)典路徑規(guī)劃算法
        1.2.2 群體智能算法
        1.2.3 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)類算法
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)避障算法研究
    2.1 引言
    2.2 強(qiáng)化學(xué)習(xí)基本數(shù)學(xué)模型
    2.3 移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)態(tài)避障建模
        2.3.1 觀測空間設(shè)計(jì)
        2.3.2 動(dòng)作空間設(shè)計(jì)
        2.3.3 獎(jiǎng)賞函數(shù)設(shè)計(jì)
        2.3.4 基于近端策略優(yōu)化的建模
    2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
    2.5 訓(xùn)練算法描述
    2.6 仿真環(huán)境的配置
    2.7 訓(xùn)練結(jié)果
    2.8 本章小結(jié)
第3章 基于改進(jìn)動(dòng)態(tài)窗口法的動(dòng)態(tài)避障算法研究
    3.1 引言
    3.2 動(dòng)態(tài)窗口法基本原理
        3.2.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型推導(dǎo)
        3.2.2 速度選取空間與預(yù)測軌跡評價(jià)函數(shù)
    3.3 動(dòng)態(tài)窗口法DWA的改進(jìn)
    3.4 動(dòng)態(tài)窗口法改進(jìn)算法的仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于萊卡狗機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 機(jī)器人硬件平臺
    4.3 對基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)避障算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.3.1 傳感器方案
        4.3.2 真實(shí)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.4 對基于改進(jìn)DWA的動(dòng)態(tài)避障算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        4.4.1 傳感器方案
        4.4.2 真實(shí)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)方案
    4.5 兩套避障方案的對比分析
        4.5.1 硬件部分的對比與分析
        4.5.2 算法部分的對比與分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“絕影”機(jī)器人助力智慧安防[J]. 朱秋國.  中國測繪. 2019(03)

碩士論文
[1]基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的未知環(huán)境下機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究[D]. 卜祥津.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于RGB-D相機(jī)中型組足球機(jī)器人的目標(biāo)檢測方法研究[D]. 程球.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016



本文編號：3429643