【摘 要】
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随着机器人技术的发展,越来越多的移动机器人被应用于人们的日常生活中。移动机器人应用于协助或替代人类完成任务的关键在于其从当前位置运动到期望目标位置过程中的自主导
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随着机器人技术的发展,越来越多的移动机器人被应用于人们的日常生活中。移动机器人应用于协助或替代人类完成任务的关键在于其从当前位置运动到期望目标位置过程中的自主导航能力。移动机器人的自主导航技术涉及到环境感知、决策与规划、以及控制与执行等多个方面。在环境感知的基础上,决策与规划的优劣直接决定了移动机器人自主导航的能力,而决策与规划最主要的就是进行路径规划。路径规划一直以来就是移动机器人技术研究中的一个关键问题,随着移动机器人的应用环境越来越复杂,移动机器人的路径规划也面临着更大的挑战。本文则以基于ROS系统的全向移动机器人SAVVY为研究对象,对其动态路径规划进行研究:本文首先分析了ROS系统和全向移动机器人SAVVY的相关知识。对ROS系统中导航模块的框架和流程进行了概述,建立了四轮全向移动机器人的运动学模型,并通过实验对其正确性进行了检验。对动态环境下移动机器人的全局路径规划方法进行讨论,主要介绍了D~*Lite算法,对其改进策略进行了介绍,并从节点的代价值上给出了一种改进方案,通过一个实例表明改进方案可以有效减少D~*Lite算法在搜索路径时的节点扩展数量,最后在ROS上进行仿真,证明D~*Lite的优异性。基于具有良好避障性能的VFH+算法,结合移动机器人SAVVY的特点对其进行改进,使得SAVVY在当前位置下的局部避障更加精确安全。此外,在已有全局路径的基础之上,结合A~*路径规划的思想对改进的VFH+避障算法进行扩展,提出基于VFH~*的全向移动机器人局部路径规划方法,用于规划SAVVY从当前位置到局部目标位置的局部路径。通过对比仿真验证了基于VFH~*的局部路径规划的有效性和优异性。用本文中的方法替换ROS中已经实现的全局路径规划方法和局部路径规划方法,然后搭建多个实验场景,测试SAVVY在实际场景中的导航能力,以验证本文方法确实可以使移动机器人应用于动态环境下的导航。
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