本文選題：路徑規(guī)劃 + 移動(dòng)機(jī)器人　； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在機(jī)器人智能控制的研究中,路徑規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航研究的重要環(huán)節(jié)之一,也是當(dāng)今國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的重點(diǎn)。為了提高三維空間移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航能力,本文在充分調(diào)研輪式移動(dòng)機(jī)器人和空間旋翼機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,對(duì)其路徑規(guī)劃技術(shù)展開了深入的研究。主要研究?jī)?nèi)容包含以下幾個(gè)方面:首先,分別建立了輪式移動(dòng)機(jī)器人和空間旋翼機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型,并根據(jù)輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,空間旋翼機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型以及路徑規(guī)劃任務(wù)的需求,建立了輪式移動(dòng)機(jī)器人姿態(tài)變換的控制模型及空間旋翼機(jī)器人達(dá)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的控制模型。其次,考慮到三維空間移動(dòng)機(jī)器人全局路徑規(guī)劃的需求,先在二維的柵格環(huán)境下,采用A*算法和B樣條曲線技術(shù)為輪式移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)建了滿足其運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的全局路徑規(guī)劃模型。再在滿足空間旋翼機(jī)器人動(dòng)力學(xué)約束的基礎(chǔ)上,將A*算法改進(jìn)并應(yīng)用在三維空間并建立空間旋翼機(jī)器人的全局路徑規(guī)劃模型。之后,考慮到三維空間移動(dòng)機(jī)器人在動(dòng)態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃需求,先將動(dòng)態(tài)障礙物在避障環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)情況考慮到RRT路徑規(guī)劃算法之中,提出了基于目標(biāo)的動(dòng)態(tài)RRT算法。然后考慮了輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,改進(jìn)了所提出的RRT算法的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展方式并建立了基于此算法的輪式移動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃模型。最后根據(jù)空間旋翼機(jī)器人的特性,將算法進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用到三維空間,并建立了空間旋翼機(jī)器人的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃模型。最后,利用MATLAB GUI開發(fā)環(huán)境,按照環(huán)境建模模塊,規(guī)劃途徑和算法選擇模塊,算法參數(shù)設(shè)置模塊和仿真結(jié)果顯示模塊為所提出的路徑規(guī)劃模型建立了仿真規(guī)劃平臺(tái),通過(guò)之前所建立的控制模型和仿真平臺(tái)驗(yàn)證了所提出的算法的有效性。
[Abstract]:In the research of robot intelligent control, path planning is one of the important links in the research of mobile robot autonomous navigation, and it is also the focus of domestic scholars. In order to improve the autonomous navigation ability of 3D mobile robot, this paper studies the current situation and development trend of path planning technology of wheeled mobile robot and space rotary-wing robot. The technology of path planning is studied deeply. The main research contents are as follows: firstly, the kinematics model and dynamics model of wheeled mobile robot and space rotor robot are established, and according to the kinematics model of wheeled mobile robot, Based on the dynamic model of space rotor robot and the requirement of path planning task, the control model of attitude transformation of wheeled mobile robot and the control model of reaching point motion of space rotary-wing robot are established. Secondly, considering the need of global path planning for 3D mobile robots, we first use a two-dimensional grid environment. A global path planning model for wheeled mobile robot is constructed by means of A * algorithm and B spline curve technique. On the basis of satisfying the dynamic constraints of space rotor robot, the A * algorithm is improved and applied to 3D space and the global path planning model of space rotor robot is established. Then, considering the path planning requirement of 3D mobile robot in dynamic environment, considering the movement of dynamic obstacle in obstacle avoidance environment into RRT path planning algorithm, a target based dynamic RRT algorithm is proposed. Then the kinematics constraints of the wheeled mobile robot are considered and the node expansion mode of the proposed RRT algorithm is improved and the dynamic path planning model of the wheeled mobile robot based on this algorithm is established. Finally, according to the characteristics of space rotor robot, the algorithm is further extended to three-dimensional space, and the dynamic path planning model of space rotary-wing robot is established. Finally, using MATLAB GUI development environment, according to environmental modeling module, planning approach and algorithm selection module, algorithm parameter setting module and simulation result display module, the simulation planning platform is established for the proposed path planning model. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by the control model and simulation platform.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2014294