基于最優(yōu)弧的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃方法.pdf

1、作為人工智能的重要研究領(lǐng)域，機(jī)器人學(xué)科半個(gè)世紀(jì)以來取得了飛速的發(fā)展。自主機(jī)器人的路徑規(guī)劃問題，如今已成為人工智能領(lǐng)域的前沿課題，引起了各國(guó)學(xué)者的高度重視。在自主式移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究中，導(dǎo)航技術(shù)是其研究核心。動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下的路徑規(guī)劃是自主式移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是移動(dòng)機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。多障礙物環(huán)境下的路徑規(guī)劃，尤其是多障礙物的動(dòng)態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃，是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，一些學(xué)者致力于這方面的研究，但至今也沒能得

2、到妥善的解決。路徑規(guī)劃就是在一定的環(huán)境中給定初始位置和目標(biāo)位置，按一定的策略使運(yùn)動(dòng)物體無碰撞得從初始位置到達(dá)目標(biāo)位置，并滿足一定約束條件。在足球機(jī)器人軌跡規(guī)劃中機(jī)器人小車到達(dá)定點(diǎn)常用的方法有：Turn-Run-Turn方法[1]及模糊算法與PID相結(jié)合的方法[2]。Turn-Run-Turn方法處理過程是小車先轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，然后跑到目標(biāo)點(diǎn)，再調(diào)整角度和目標(biāo)點(diǎn)的姿態(tài)保持一致。由于沒有考慮慣性，小車到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后在調(diào)整角度時(shí)考慮精度問題速度很

3、慢，機(jī)器人在各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)要經(jīng)歷加速和減速2個(gè)過程。而模糊控制(PID)方法雖然考慮了到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的最佳途徑，但是沒有考慮小車在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)受到對(duì)方機(jī)器人小車及己方機(jī)器人小車(障礙物)的阻擋，很可能會(huì)發(fā)生小車相撞而頂牛的情況。針對(duì)該問題本文進(jìn)行了深入研究，具體工作如下： 首先根據(jù)在機(jī)器人路徑規(guī)劃領(lǐng)域，路徑既要滿足機(jī)器人的初始位置和運(yùn)動(dòng)方向，又要滿足目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)方向，以及機(jī)器人小車自身的機(jī)械特性，提出了最優(yōu)弧的概念。通過對(duì)機(jī)器人小

4、車起點(diǎn)位置和運(yùn)動(dòng)方向及目標(biāo)點(diǎn)位置和運(yùn)動(dòng)方向的分析，確定多條最優(yōu)弧的組合作為機(jī)器人小車的運(yùn)動(dòng)路徑。并且根據(jù)最優(yōu)弧理論，指出了機(jī)器人小車進(jìn)行路徑規(guī)劃需要考慮的因素，給出了幾種情況下的路徑規(guī)劃范例。 其次，根據(jù)最優(yōu)弧的理論及機(jī)器人小車自身的特性，設(shè)計(jì)出了避障區(qū)域，給出了一個(gè)避障方法，將最優(yōu)弧理論和避障方法結(jié)合，作為本文提出的路徑規(guī)劃方法。 最后，運(yùn)用基于最優(yōu)弧的足球機(jī)器人路徑規(guī)劃方法在SimuroSot V1.5a仿真平臺(tái)上進(jìn)