移动机器人路径规划和避障算法研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zgkl004
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着机器人技术的不断成熟,移动机器人在各行各业的应用也愈加普及,有利于生产力的解放,使得人们的生活更为便利。移动机器人在实际应用过程中,良好的路径规划技术能够保证移动机器人在安全平稳的工作的前提下更能提高其工作效率。本文针对移动机器人的路径规划问题做了如下研究:首先,针对蚁群算法应用到移动机器人的全局路径规划存在的收敛速度慢和容易陷入局部最优解的问题,从初始信息素分布、转移概率和信息素更新方式三个方面对蚁群算法进行改进。利用粒子群算法规划的路径转化成蚁群算法的初始信息素分布,从而降低蚁群前期的盲目搜索;将蚁群算法的当前节点、下一节点和目标节点三者之间的角度关系引入到启发函数中,并且使信息素挥发系数的值随算法迭代次数的改变而变化,可以加快算法的收敛速度。在Matlab中进行仿真实验,仿真结果与其它改进的算法对比表明本文改进的算法在快速收敛的同时达到了避免陷入局部最优的效果。其次,针对移动机器人的局部路径规划,本文提出一种改进的人工势场法,为了解决人工势场法的目标不可达的问题,在斥力势场函数中引入一种移动机器人与目标点之间的距离因子;提出一种动态目标点的调整策略,可以解决人工势场法的局部极小值点的问题;为了解决动态障碍物的避碰,将移动机器人与移动障碍物之间的相对速度考虑到斥力势场函数中。在Matlab中进行多次仿真实验,仿真结果表明本文改进的人工势场法相比于其它文献改进的算法不仅在迭代次数上有所降低而且路径长度方面也有所减小,证明了改进算法的可靠性和优越性。最后,在基于ROS(Robotic Operating System)搭建的移动机器人平台上进行实验验证,编写并注册改进的全局路径规划和局部路径规划算法插件,对全局路径规划算法以及局部路径规划算法进行多次实验测试。实验结果验证了改进的全局路径规划算法和局部路径规划算法的有效性和可靠性。
其他文献
汽车发动机零部件的各类试验验证是保证发动机产品质量、提高产品可靠性的必要环节。汽车发动机零部件种类多、数量大,导致需要完成的试验业务量庞大,流程繁杂。由于零部件试验内容需要包含各类相关试验标准的规范,试验进程需要满足产品研发生产进度要求等因素,使得试验管理不仅需要实现信息化,还需要结合智能化技术,以提高试验管理效率和质量。本文以某汽车发动机有限公司的汽车发动机零部件试验管理系统开发项目为支撑,对汽
学位
气压制动系统是保障商用车安全行驶的核心装置。制动气室作为气压制动系统的末端执行部件,是实施商用车主动安全与智能制动的基础。制动气室制动压力变化率是面向智能制动的气压制动系统中关键控制参数与评价指标,精确控制制动压力变化率可提高商用车的制动安全性、稳定性和平顺性。商用车制动气室制动压力变化率的实时检测是实现制动压力变化率控制的前提。本文以商用车制动气室制动压力变化率为研究对象,设计了商用车制动气室制
学位
液体压力是液压管路中最为重要的参数之一,其对液压管路的平稳运行和状态评估起着至关重要的作用。随着液压管路朝着高液压、小体积、低重量方面发展,需要性能更加优越的传感器以满足未来液压管路精确且稳定的压力测量需求。本文根据液压管路压力测量需求,研制出一种小型化金属圆筒-石英管复合结构的光纤压力传感器。复合结构中石英管沿轴向固定于金属圆筒内部,一端固定另一端与金属圆筒内端面相接触。金属圆筒在外界压力作用下
学位
物流分拣行业中包裹的自动化测量与分类是企业缩短货物堆积时间、节省仓储成本和加快运送速度的重要手段,对提高物流企业的转运效率有重要意义。而传统接触式测量结果不稳定,易受工人熟练程度影响,因此企业亟需一种非接触式测量方案来提高包裹测量的稳定性和效率。本文以双目立体视觉技术为基础,搭建了一套物流分拣测量系统,并针对该系统中的相机标定、特征提取及立体匹配环节展开了深入研究。主要研究内容如下:(1)在分析传
学位
碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)与金属的胶接连接因其具有结构轻、受力均匀、制造工艺经济简便、不损伤纤维连续性等优点在工程上的应用越来越广泛。胶接接头作为复合结构中的薄弱环节,其强度问题一直是学者们所关注的话题。金属表面的细观结构是影响CFRP-金属接头扭转强度的一个重要因素且影响机理较为复杂,因此,对不同金属表面细观结构下的CFRP-金属接
学位
随着我国汽车保有量的不断增加,伴随而来的能源紧张和环境污染问题愈加突出。为了减少能源消耗并推动汽车行业可持续发展,国务院和工信部明确要求:到2025年,乘用车平均燃料消耗量降到4.0L/百公里。除去一些不可避免的能量消耗,汽车在日常行驶过程中只能依靠减少空气阻力来提高能源利用率。本文以某款MPV车型为研究对象,从理论分析、数值仿真、网格变形、参数筛选和预测模型搭建等方面研究了该车型的风阻性能,并进
学位
回转窑是建材、冶金等行业的重要热工旋转机械设备,它主要由筒体、轮带、托轮和传动部件组成。窑筒体在长期的运转过程中,由于高温和重载会产生热弯曲变形和中心线偏差等故障,将给企业造成巨大的经济损失。目前,回转窑故障诊断的技术还停留在事后检测阶段,不利于窑的正常生产和设备维护。本文通过对托轮径向位移振动信号的数据采集,对回转窑筒体运行状态的在线监测和故障状态识别进行研究,实现对回转窑运行故障的早期发现。其
学位
轴流风机是指流体流动方向为叶轮轴向的通风机,该类型风机具有通风量大、安装空间小方便灵活、运行效果良好等优点。在通风机当中,高速旋转的叶轮通常是影响通风机工作性能的关键,传统通风机叶轮多采用合金铸铁和高强度钢等密度较大的材料制作,给风机带来启动力矩大、功耗高和设备磨损严重等一系列问题。碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP),具有轻质高强、耐疲劳、耐
学位
液压管路压力的实时监测可以有效地降低生产安全风险,保证复杂液压系统的正常运行。液压管路通常处于高压、高振动、强电磁干扰和腐蚀的恶劣环境,在该种实际工况下对于压力的实时监测提出了更高的要求。针对液压管路压力测量的实际工况环境,提出了一种基于双金属圆筒的光纤光栅压力传感器。采用金属圆筒作为压力敏感元件,有效地提高了传感器的压力灵敏度。采用不同壁厚的双金属圆筒结构作为温度补偿结构,可以有效地解决光纤光栅
学位
光纤光栅(Fiber Gratings,FG)加速度传感器是国内外传感器领域的研究热点之一,其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、信号传输距离远、能进行准分布式测量等优势,因而广泛应用于工程领域。如悬索式桥梁风振监测、跨海大桥和钻井平台的安全监测等领域,其振动主要包含低频分量(0.01-20 Hz),这类振动一般难以准确测量,因此开发一类高灵敏、高精度的加速度传感器,具有重要的现实意义。本论文基于光纤布拉格光
学位