面向通道避障的Mecanum輪式機(jī)器人路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人的避障路徑規(guī)劃是機(jī)器人領(lǐng)域中的關(guān)鍵內(nèi)容。實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在狹窄的通道，當(dāng)通道內(nèi)障礙物分布情況未知且邊緣非結(jié)構(gòu)化時(shí)，往往造成機(jī)器人無(wú)法通過(guò)，因此針對(duì)性的研究機(jī)器人在該場(chǎng)景下的路徑規(guī)劃問(wèn)題十分必要?，F(xiàn)有的路徑規(guī)劃方法主要針對(duì)于開(kāi)闊空間，對(duì)于空間相對(duì)狹窄的通道場(chǎng)景的適用性較低。因此，研究通道內(nèi)機(jī)器人避障路徑規(guī)劃方法，提高其在該場(chǎng)景下的通過(guò)率及通過(guò)效率，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　論文針對(duì)上述機(jī)器人在狹窄通道內(nèi)通過(guò)率及通

2、過(guò)效率較低的問(wèn)題，從激光雷達(dá)輸出距離數(shù)據(jù)及反射強(qiáng)度數(shù)據(jù)入手，給出了激光雷達(dá)動(dòng)態(tài)誤差修正方法，提出了考慮激光雷達(dá)反射強(qiáng)度信息的數(shù)據(jù)分割聚類(lèi)算法。進(jìn)而通過(guò)引入局部目標(biāo)點(diǎn)及虛擬引力，建立了改進(jìn)型的人工勢(shì)場(chǎng)法模型并結(jié)合通道的典型場(chǎng)景及Mecanum輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型對(duì)路徑進(jìn)行優(yōu)化。最后完成了Mecanum輪機(jī)器人在通道內(nèi)的避障路徑規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要的研究?jī)?nèi)容包括：
　?、偌す饫走_(dá)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的測(cè)量誤差修正方法。論文通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)運(yùn)動(dòng)狀

3、態(tài)下檢測(cè)誤差特點(diǎn)的分析，建立了誤差數(shù)據(jù)與機(jī)器人位姿的關(guān)系模型，進(jìn)而提出了一種激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)修正方法，實(shí)現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)的補(bǔ)償。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，該方法提高了激光雷達(dá)環(huán)境檢測(cè)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)環(huán)境數(shù)據(jù)的聚類(lèi)奠定了基礎(chǔ)。
　　②考慮環(huán)境反射強(qiáng)度信息的環(huán)境數(shù)據(jù)的分割聚類(lèi)方法。針對(duì)傳統(tǒng)的二維激光雷達(dá)數(shù)據(jù)聚類(lèi)算法準(zhǔn)確率不高的問(wèn)題，論文通過(guò)對(duì)不同介質(zhì)在激光雷達(dá)反射強(qiáng)度信息上呈現(xiàn)的差異性分析，構(gòu)建了融合反射強(qiáng)度信息的非平面環(huán)境數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而提出一種

4、基于非平面ABD算法的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)分割聚類(lèi)方法。最后與傳統(tǒng)算法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該方法能在實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性上均優(yōu)于傳統(tǒng)算法。
　?、刍诟倪M(jìn)型人工勢(shì)場(chǎng)法的避障路徑規(guī)劃方法。針對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法存在局部最小值的問(wèn)題，論文首先在環(huán)境數(shù)據(jù)中選取局部目標(biāo)點(diǎn)，然后將機(jī)器人預(yù)計(jì)到達(dá)全局目標(biāo)點(diǎn)的時(shí)間引入到人工勢(shì)場(chǎng)法的引力模型中，從而提出基于時(shí)間虛擬驅(qū)動(dòng)力的人工勢(shì)場(chǎng)法模型?；诖?，結(jié)合Mecanum輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，對(duì)改進(jìn)型人工勢(shì)場(chǎng)法得到的路徑進(jìn)