移动机器人在障碍物具有不确定性时的运动规划

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本文研究移动机器人在移动障碍物具有不确定性时的运动规划问题。移动机器人在动态环境中运行时,它所处的环境经常会发生变化,如可能出现突发的障碍物,或在机器人的局部动态避碰过程中,机器人正在处理的障碍物的运动存在很强的不确定性,如果机器人在避碰时没有考虑到这一点就很可能导致避碰失败。本文主要研究下列问题: 1.针对移动障碍物运动速度的大小和运动方向的不确定性,本文采用概率统计的方法为移动障碍物的不确定性进行建模,根据中心极限定理,将移动障碍物运动的速度和方向用正态分布来描述,通过数理统计方法对正态分布的参数进行估计。 2.使用一种基于相对速度的实时避碰算法,根据对障碍物运动不确定性估计得来的数据对移动障碍物在下一时刻可能处在的位置的范围进行计算,据此范围对移动障碍物的尺寸进行膨化处理,机器人对膨化后的移动障碍物进行避碰,实现了对具有运动不确定性的障碍物的有效避碰。 3.使用一种通过改变机器人的运动速度来进行对移动障碍物的避碰方法。在机器人与移动障碍物不在同一条路径上运动及彼此的路径不平行相邻的条件下,仅需要改变机器人的运动速度的大小而不改变机器人的运动方向实现避碰。机器人在对移动障碍物的运动不确定性通过统计方法进行估计,近似计算出移动障碍物到达路径交叉点的时间,并对交叉点的位置进行修正,根据障碍物的运动不确定性计算出其在交叉点的位置分布范围,由这个分布范围修改机器人与移动障碍物之间的安全距离,最终确定出机器人所需的等待时间。 仿真实验证明了本文所提规划方法的正确性和可行性。
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