基于非完全平坦地形下的移动机器人路径规划_陈渝.pdf
《基于非完全平坦地形下的移动机器人路径规划_陈渝.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于非完全平坦地形下的移动机器人路径规划_陈渝.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2023.7电脑编程技巧与维护1概述目前,人工智能领域与机器人的结合已经成为时代发展的必然,移动机器人正在逐渐融入人们的生活。移动机器人在进行移动时,能否实现自主导航,从而避开环境中的障碍物,寻找一条前往目标点的无碰撞路径,是机器人能否实现智能化的关键,也在一定程度上标志着移动机器人所能达到的智能化程度。因此,研究移动机器人路径规划技术有利于提高移动机器人的工作效率,减少在人力资源和研究资金方面的消耗,推动移动机器人在工业、服务业、家庭生活等领域中的应用。2问题描述及条件假设2.1问题描述根据应用空间不同,移动机器人路径规划可为二维或三维环境下的路径规划分析。现在,国内外学术界针对有关课题进行
2、了较多的研究。但极少考虑非完全平坦地形环境对移动机器人路径规划的影响。传统路径规划分析移动机器人在非完全平坦地形环境中的工作往往会忽略机器人的能耗问题。因此最后确定的路径也非最优路径。在此将针对该问题提出解决方案,考虑诸多地形影响要素,例如,地面的高差与坡度情况、地表粗糙度及相关代价函数,通过建立2.5维栅格地图和选择利用势场-蚁群算法并通过仿真和实验数据对比,进行路径规划操作,并对全局环境下的最优路径进行平滑处理,最终输出一条有多个地形约束条件的能耗最少的最优路径。2.2条件假设在筹备移动机器人路径规划时,先进行假设分析。具体如下:(1)其只有静止与匀速等运动情况,而且可以自由切换两类状态;
3、(2)移动机器人内置传感器装置,可以进行相应范围内环境信息的扫描操作;(3)在实验过程中,地面高差参数、地面坡度参数,以及地表粗糙度参数间没有出现关联性,以独立状态对其进行分析。在传统的二维路径规划体系下,一般选择白色与黑色格栅来分别表示Cfree与Cobs。考虑在原有路径规划时,没有分析非完全平坦地形情况,其中,仅存在上述两类栅格形式。因此,一般会用Z栅格矩阵的0、1予以辨识。移动机器人仅分析两类可通行系数参量AC,由此可辨识出所处环境中的两种差异化区域。AC的表示方式如公式(1)所示:(1)考虑到上述分析体系在建模过程中,难以对多类地形影响要素进行模拟分析,要想克服环境中涵盖的地面高差参数
4、、地面坡度参数、地表粗糙度参数等产生的影响,以及由此出现的非完全平坦地形下的建模状态,提出2.5维栅格地图。其中,在原有二维路径规划的两类栅格形式Cfree和Cobs中,采用半自由和半障碍的栅格(Chfree)与(Chobs)。对这4类区域进行概述,Cfree代表完全平坦区域,移动机器人可以在此用自由状态行进,同时没有产生多余的能耗;Cobs代表障碍区域,移动机器人难以绕过这类区域中的障碍后行进;Chfree和Chobs代表出现能耗现象,不过在进行可通行性分析后,评估移动机器人能否通过相关区域后行进,Chfree代表能够避障后行进的区域,Chobs代表不能避障后行进的区域。要让移动机器人高效辨
5、识此4类栅格区域,必须重新设定相关的2.5维栅格矩阵中的AC值,将原AC值范围扩增为作者简介:陈渝(1993),男,助教,学士,研究方向为测控技术与仪器。基于非完全平坦地形下的移动机器人路径规划陈渝(贵州航天职业技术学院,贵州 遵义564100)摘要:目前,人工智能技术已在机器人领域中广泛使用,由此诞生了智能机器人。其中,移动机器人为研究热点,受到国内外专家、学者的高度关注。这类机器人研究的重点体现在怎样产生“移动”状态,其关键技术是路径规划。在此探讨了非完全平坦地形环境下的移动机器人路径规划问题,提出了采用势场-蚁群融合算法引导移动机器人规划路径并通过实验进行验证。考虑到原有路径规划没有分析
6、地形影响要素,因而产生较多的能耗,在此将其工况环境设定为非完全平坦地形,从而阐述一类基于多地形约束条件的路径规划方案。关键词:移动机器人;路径规划;势场-蚁群融合算法;非完全平坦地形133DOI:10.16184/prg.2023.07.0362023.7电脑编程技巧与维护AC 0,1,其关系如公式(2)所示,并且在实验时利用深浅不同的颜色代表参数进行区别。当移动机器人处于0,1中,有着更深颜色状态时,表明其没有更高的可通行能力。(2)其中,a,b为实数,且0ab1。3路径规划约束条件在分析时,仅探讨室内环境中的路径规划问题。当移动机器人处于室内工作环境下时,其工况状态并不是完全处于平坦地面中
7、,有概率会遇到非确定性的复杂地形情况。原先的路径规划没有分析地形环境给其带来的作用。因此,如果依旧采用传统路径规划方式,分析移动机器人在非完全平坦地形中的行进情况,会出现多余的能耗问题,最后也难以确定符合最优路径的规划方案。因此,需要计算处于非完全平坦地形中地面的高差与坡度,还有地表粗糙度参数等,并且创建总代价函数,将其值等价变换为可通行系数参量AC,设计其最优路径规划。3.1地面高差路径规划将各类非平坦地面情况都纳入障碍体系中,但在具体应用环境中,移动机器人能够通过较小凹、凸情况的地形,无需选择绕路行进的路径。地面高差参数()代表移动机器人处于工况区间Z内,其基准面为完全平坦地面,可能会出现
8、高或低于地表的区域。通过节点法计算当前移动机器人的坐标参数P=(xi,xj),评估近P点位置的8邻域的中栅格(Z)地形,将大于平坦地面的高度参数设定成h+(xi,xj),低于的相关参数设定成h-(xi,xj),同时h+(xi,xj)0,将Z中出现的地面高差现象,如公式(3)所示:(3)其中,hz为均值参数;为方差参数;n为栅格数参量(n=1,.,8)。当为0时,表明当前在Z区间中存在最小的地形起伏状态,越大,则表明Z区间中有着更显著的地形起伏变化,反之则没有显著的地形起伏情况。3.2坡度坡度参数(S)为地面斜坡处的陡峭状态(即垂直高度与水平距离的比值)。一般可以将坡度参数划分成上坡情形与下坡情
9、形。考虑采用2.5维栅格地图,在单位空间中的水平距离参数为a,起 垂直高度参数为height,其坡度参数S如公式(4)所示:(4)3.3地表粗糙度地表粗糙度参数(R)为几何体有着较低间距,以及微小的起伏改变现象。在Z区间中,将地表粗糙单元确定为D,这包括4个栅格中心点,假定任意一个地标平面,利用公式(5)、公式(6)计算D平面中存在的对角关系,可得R。(5)R=R2-R1(6)其中,R1和R2为D平面中临近的4个栅格对角顶点坐标参数在连线时对应的高度差参数;R值与地面粗糙度参数间呈现出紧密的正相关关系。3.4地形代价函数综合探讨地形因素及其路径长度,假设地形代价函数如(f)公式(7)所示:(7
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 完全 平坦 地形 移动 机器人 路径 规划 陈渝
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。