基于人工势场法的移动机器人避障研究-计算机应用技术专业论文.docx

基于人工势场法的移动机器人避障研究 摘要 进入二十一世纪以来，随着科学技术的不断进步，机器人技术的发展步伐越 来越快，对人们的未来生活和社会的影响也越来越重要，机器人的出现使得人们 更加依赖其协助完成各种危险、繁重、复杂的工作，而能够自主避障的移动机器 人则成为国内外各国学者研究的重中之重。 本文以“智能导览机器人研制(12-159)”项目为基础，对现有移动机器人避 障算法进行分析研究，提出一种基于反应式和人工势场法的移动机器人避障方 法，主要研究内容如下： （1）基于反应式的移动机器人避障方法 该方法采用的是基于传感器实时获取信息的局部路径规划，通过对已有的规 则反应式避障规划方法进行分析总结，提出一种新的基于反应式的移动机器人避 障方法，通过将移动机器人运行环境定义成不同的情景，然后根据不同的情景建 立相对应的动作来决定机器人的运行方向。该方法能有效的解决狭小空间里的防 振荡和避免 U 型陷阱这两大避障难题。 （2）基于改进人工势场法的避障方法研究 由于机器人更多情况下是运行在未知地理信息的环境中，需要通过传感器实 时获取环境信息，为了能适应移动机器人在动态环境下的移动，对传统的人工势 场法进行改进从而得到动态人工势场法，针对人工势场法避障规划中的目标点不 可到达问题和局部最小点问题，提出了相对应的解决策略。对于目标点不可到达 问题本文中修改了斥力场函数，加入机器人和目标点之间距离对机器人移动的影 响；对于局部最小点问题，结合基于反应式移动避障规划思路，提出了一种建立 新的中间目标点的“解围”规划，同时，为了防止机器人重复进入同一个局部最 小点，又提出了一种带记忆功能的“记忆性”选择规划，从而保证机器人有效、 快速、安全的向目标点移动。 关键词：移动机器人；避障；反应式；人工势场法 Research of Obstacles Avoidance for Mobile Robot based on Artificial Potential Field Abstract Since the beginning of the 21th century, with the continuous progress of science and technology, the pace of development of robot technology is getting faster and faster, more and more important for the future of the peoples life and social development, the emergence of the root makes people more dependent on help complete types of dangerous, heavy, complex work. The mobile robot of autonomously avoid obstacles has become the most important research to scholars at home and abroad. In this thesis, The existing robot obstacle avoidance planning algorithms has been studied and summarized, focus on the method of obstacle avoidance in the unknown geographical environment, propose a new obstacle avoidance algorithm based on artificial potential filed method, and the algorithm has been discoursed and proved, the contents are as follows: Method of obstacle avoidance based on the reaction type The method used the local path planning based on real-time access to information from sensors, the existing robot obstacle avoidance planning algorithms has been analyzed and summarized, propose a new obstacle avoidance algorithm based on reaction, the