移动机器人协调控制中的路径规划

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lifang877
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由于海洋在军事和资源等方面的重要性,近年来水中机器人成为国际研究的一个热点问题。而鱼类的游动方式具有高速、高效、灵活、低噪等特点,因此仿生机器鱼成为水中机器人研究的焦点。而目前对于仿生机器鱼的研究主要集中在分析运动机理和研究机械结构上,而对于机器鱼路径规划的研究还相对较少,本文成功地把遗传算法和动态规划的运用到了机器鱼路径规划中,并且取得了很好的效果。本文首先介绍了课题的研究背景,分析了国内外的研究现状,并介绍了本文的主要研究工作。接着介绍了多水下机器人协作控制系统的原理以及控制平台的硬件和软件环境。然后介绍了遗传算法的主要思想,然后把遗传算法的主要思想用到了机器鱼路径规划中。采用栅格法对机器鱼工作空间进行划分,然后通过复制、交叉、变异等遗传操作得到机器鱼在由栅格表示环境下的最短无碰路径。根据分段控制和模糊控制的思想分别设计出机器鱼前进的速度控制算法和方向控制算法,使机器鱼的实际推进路线尽量与通过遗传算法得到的理想最优路径一致。再通过计算机向机器鱼发出相应的控制指令。实验结果表明,该方法的是有效的。针对机器鱼无法跟踪直线运动的特点,把机器鱼的路径看作是有若干段圆弧路径,在遗传算法得到的最优路径基础上提出了基于动态规划思想的路径规划算法,得到机器鱼可以跟踪的最短避障圆弧路径和各个阶段机器鱼对应的速度和方向。然后通过计算机向机器鱼发出相应的控制指令。通过在机器鱼控制系统上的实验验证了该方法的有效性。
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