機器人導航概述ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-27 22:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 部地圖與已知的全局地圖進行匹配。關(guān)鍵在于地圖模型的建立和匹配算法。 機器人導航定位的原理機器人采用光電編碼器一磁航向傳感器組合定位系統(tǒng)，如圖 1所示。兩光電編碼器分別裝在兩后輪軸上，可實時記錄兩輪的行走距離，車體行走過程中的航向由磁航向傳感器測定。車體四周布置一組 (12個 )超聲波傳感器，用于探測工作區(qū)域內(nèi)各種障礙 T作時，機器人從某一基點 B(X。， Y。 )出發(fā)，沿規(guī)劃好的軌跡行走。用光電編碼器和磁航向傳感器測出機器人行走時的實時左右輪轉(zhuǎn)角和航向，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄這些數(shù)據(jù)。由此，可分別計算出車體左右輪在單位時間內(nèi)運行的距離 △ SL△ SR車體中心運行的距離為 △ S=(△ SL+△ SR)／ 2公式 2推算出機器人在任意時刻的位置和航向，經(jīng)與機器人的理論軌跡比較，得到機器人實際位置與理論軌跡的偏離量，通過調(diào)整航向來補償。路徑規(guī)劃 l 移動機器人按照某一性能指標搜索一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)的最優(yōu)或次最優(yōu)的無碰路徑。靜態(tài)路徑規(guī)劃l 動態(tài)路徑規(guī)劃靜態(tài)路徑規(guī)劃l (1) 靜態(tài)路徑規(guī)劃 ：離線全局路徑規(guī)劃，環(huán)境信息完全已知?？梢晥D法 (VGraph)、柵格法 (Grids)等。 l 可視圖法 的核心思想是將機器人應(yīng)該到達的點作為頂點，點的連線作為備選的路徑，于是問題就變成了圖搜索問題。由于連線（又叫?。┑倪x取方法不同，也就有了連接 各個障礙物頂點的直線、用障礙物的切線表示弧和做出障礙物頂點的 voronoi圖的邊作為弧的方法，用voronoi方法可以使得路徑盡可能的遠離障礙 物。柵格法 是用累積值表明該柵格存在障礙物的可能性 。動態(tài)路徑規(guī)劃 l 動態(tài)路徑規(guī)劃： 在線局部路徑規(guī)劃，環(huán)境信息部分或者完全未知。 l 人工勢場法 (ArtificialPotentialField)：目標對被規(guī)劃對象存在吸引力，而障礙物對其有排斥力 ,引力與斥力的合力作為機器人運動的加速力，從而計算機器人的位置和控制機器人的運動方 向。其缺陷是：存在陷阱區(qū)域、在相近的障礙物群中不能識別路徑、在障礙物前震蕩、在狹窄通道中擺動。模糊邏輯算法 (FuzzyLogicAlgorithm)：類似人的避障，經(jīng)驗化的方法?；趥鞲衅鞯男畔ⅲ捎媚：壿嬎惴ㄍㄟ^查表得到規(guī)劃出的信息，完成局部路徑規(guī)劃。 遺傳算法 (GeicAlgorithm)。 地圖映射 l GridMap（格子地圖）：就是將周圍的環(huán)境用一個個格子表示，如果有障礙物，那就是 1，如果沒，那就是 0。但是考慮到傳感器信號不是那么精確，現(xiàn)在普遍使用的 是 CertaintyGridMap（確定性格子地圖），傳感器信號返回后并不是直接轉(zhuǎn)換成 0， 1，而是一個概率值，表示這個 gird有障礙物的可能性，如果幾次傳感器的讀數(shù)都表面同一個 grid里面有障礙物，則這個 grid有障礙物的可能性就很高。這樣做的好處是可以避免傳感器誤差。格子地圖的好處是比較精確，對機器人周圍的環(huán)境表示比 較完整。但是缺點是太耗內(nèi)存，比較耗計算資源。尤其是一些處理速度和存儲容量都有限制的微控制器。lTopologyMap（節(jié)點地圖）：就是將相同特征的環(huán)境用一個點來表示。典型的就是中國地圖中，上海，北京都是用點表示的。這種地圖好處是省資源，由于地圖是一副節(jié)點圖，所以可以很快用一些全局算法做在線的全局規(guī)劃。缺點是對環(huán)境細節(jié)描述不夠。lHybrid（合成地圖）：綜合了格子地圖和節(jié)點地圖。在局部用格子表示，在全局用節(jié)點表示。是目前廣泛使用的地圖表示法。但是這種表示法有個問題就是如何有效的將格子地圖和節(jié)點地圖融合在一起 智能導航算法 l 模糊算法l 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法l 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)l 遺傳算法l 進化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)l(1)模糊邏輯的導航方法Wong等提出了一種基于模糊邏輯的導航方法，其思想就是定義 3個矢量
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