机器人避障策略的相关研究.ppt

L/O/G/O Amigo机器人避障策略研究 专业： 指导老师： 姓名： 学号： Contents 4 绪论 1 2 3 5 Amigo移动机器人介绍 常用避障算法简介 基于栅格法的避障策略研究 仿真验证 6 总结与展望 一、绪论 课题来源 自主避障的能力是移动机器人智能化程度的重要指标，是实现在未知环境中自主完成预设任务的关键技术之一，也是移动机器人在复杂多变环境中稳定、安全、高效完成任务的重要保障 移动机器人 一、绪论 目前机器人避障还远未达到实时和全自主的要求，在未知复杂环境下很多还只能实现半自主。随着视觉采集设备质量和计算机图像处理技术的不断提高，移动机器人的障碍物识别与避障能力将会大大提高。 基于以上重要性指导教师自拟此课题 移动机器人 一、绪论 介绍Amigo机器人的硬件配置、软件系统以及客户端操作平台和人机通讯方式 介绍移动机器人避障的常用算法并比较各自的优缺点 以栅格有哪些信誉好的足球投注网站法的避障算法为重点，分析Amigo机器人的避障实现过程 首先 其次 再次 课题研究主要内容 最后 借助仿真软件进行仿真，验证算法的可行性，并总结不足和可以改进的地方 二、Amigo移动机器人介绍 硬件系统 1.底盘采用三轮结构：一个万向轮，仅起支撑作用，不起导向作用；两个驱动轮则位于车体两侧，采用PWM控制 2.内嵌SH2微控制器，负责底层数据处理和命令执行，如获取传感器信息，小车位置信息等等 3.配备有8个声呐测距装置 ，负责采集周围环境信息，将数据传给微处理器处理 4.其上安装有无线接收与发送模块，通过此模块可以与电脑实现实时通讯 二、Amigo移动机器人介绍 软件系统 1. ARIA ：这是为Mobile Robots开发的，面向对象的，用于机器人控制的应用程序接口系统，其他程序都是以ARIA为基础的 2. ARNL ：这是用于Mobile Robots机器人平台定位及自主导航的软件开发包 3. MobileSim ：这是移动机器人的仿真软件，包含机器人以及周围环境模型，可以加载地图，获取传感器数据信息 4. Mapper3：是地图绘制软件，他可以把激光测距仪获得的信息自动生成地图，也可以让用户自己手动绘制地图，手动绘制的地图也可以直接加载在MobileSim中 三、常用避障算法简介 1.基于几何构造的避障算法 我们可以连接起始点和障碍物的顶点，再连接障碍物的顶点和目标点，障碍物的不同顶点对应了不同的路径，从这些有限的路径中选出的最短路径就是我们要求的最优路径。这种算法比较简单，但功能单一，不能在动态未知地图条件下实现避障。 三、常用避障算法简介 2.基于栅格划分的避障算法 建立一个环境坐标系来描述机器人的环境，在这个坐标系中，二维笛卡尔栅格不断被机器人传感器采样环境所更新，环境坐标是绝对地表示环境，并在一定的实时区域、一定时间内保持坐标原点的固定，但在局部区域内完成了移动后，再基于目前行驶点和下个目标点重新建立机器人的环境地图。 三、常用避障算法简介 3.基于逻辑推理的避障算法 算法步骤如下： 1）定义一个状态集，该集合反映机器人通过传感器测得的当前状态。 2）定义一个行为集，该集合反映机器人当前可以采取的动作。 3）确定从状态到行为的映射关系。 三、常用避障算法简介 4.基于模糊控制的避障算法 在基于逻辑推理的路径规划方法基础进行改进： 1）传感器的一次测量值与多个状态对应，每个状态有一个隶属度对应。 2）根据模糊推理结果确定行为。 引入隶属度的概念可以明显的减少传感器测得的状态个数。模糊控制就相当于是在逻辑推理的基础之上，改进了缩小状态集的方法，从而让移动机器人在移动过程中的自主性更加明确。 三、常用避障算法简介 5.基于神经网络的避障算法 1）先将问题转化为优化问题。 2）用神经网络表示惩罚函数。 3）推导出相应的反向传播算法用于神经网络的训练。 将避障或者说是路径规划问题转化为最优化问题，地图上的障碍物即为问题的约束条件，再用神经网络引入惩罚函数，这样就将有约束条件的最优化问题转化为无约束优化问题。 三、常用避障算法简介 6.基于人工势场的避障算法 障碍物对机器人施加排斥力，目标点对机器人施加吸引力，排斥力和吸引力的合力形成势场，机器人移动就像球从山上滚下来一样，移动机器人在合力作用下向目标点移动。 应用势场法规划出来的路径一般是比较平滑并且安全。 四、基于栅格法的避障策略研究 概率的计算 算法流程 第四章主要有以下几个部分的内容 用栅格法划分地图 四、基于栅格法的避障策略研究 用栅格法划分地图 在进行避障和路径规划时，采用栅格为基本单位表示环境信息。按照机器人及其有限的活动场地大小进