小車自動避障及路徑規(guī)劃(編輯修改稿)
2025-08-18 22:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 執(zhí)行程序時，都是由行為控制層入口，通過對迫近程度值大小的判斷，選擇是否中斷行為控制層，轉(zhuǎn)而執(zhí)行基礎(chǔ)控制層。最后執(zhí)行坐標計算層，并把所得數(shù)據(jù)提供傳給程序循環(huán)的下一周期使用。依據(jù)上述各算法層之間的關(guān)系，可以組合出軌跡規(guī)劃子程序的總體程序流程圖，如下圖所示：行為控制層坐標計算層基礎(chǔ)控制層數(shù)據(jù)接口1數(shù)據(jù)接口2主程序調(diào)用入口0主程序調(diào)用出口0 軌跡規(guī)劃子程序總體程序流程圖硬件及環(huán)境的軟件化技術(shù)是一種脫離硬件及實際環(huán)境對程序進行檢測、仿真的編程技術(shù)，也是對機器人軌跡進行規(guī)劃的過程中必不可少的一種技術(shù)。它將避障程序運行必需的硬件功能及環(huán)境影響，用擁有同樣功效的程序表達出來，以檢測避障程序正確與否。：(1) 測量8個超聲波傳感器與障礙物之間的距離。(2) 系統(tǒng)停止調(diào)用避障子程序的功能。(3) 機器人運行軌跡的可視化功能。：(1)機器人運行前，設(shè)置障礙物的大小及坐標。根據(jù)上述原理和各項需要模擬的功能，可以使用數(shù)學(xué)建模的方法進行軟件化編程。首先，需要對上述邏輯化步驟進行排序。因為機器人行為是一種仿人的行為，因此，可將上述功能及影響對應(yīng)相關(guān)的“神經(jīng)傳導(dǎo)過程”進行排序，并在排序后設(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng)程序流程圖。排序及功能對應(yīng)的圖形如下：環(huán)境識別功能神經(jīng)傳遞功能行為決策功能行為動作功能1神經(jīng)反射功能傳感器測距功能軌跡規(guī)劃子程序功能停止調(diào)用子程序行為動作功能2軌跡可視化功能行為動作功能0 神經(jīng)傳導(dǎo)模型排序圖“神經(jīng)傳遞功能”相當于數(shù)據(jù)輸入功能，而“行為決策功能”相當于偏角計算及算法層次選擇的功能，“行為動作功能”則對應(yīng)機器人下步坐標的確立過程?！吧窠?jīng)反射功能”的任務(wù)則是輸出必要數(shù)據(jù)，并判斷是否應(yīng)該結(jié)束循環(huán)。由這些功能組成模塊，正是機器人軌跡規(guī)劃子程序部分。程序開始測量障礙物距離放置障礙物避障子程序是否停止避障子程序繪制機器人運行軌跡程序結(jié)束YN 系統(tǒng)程序流程圖，可知，在機器人系統(tǒng)及環(huán)境的軟件化過程中，傳感器測距功能的模擬最為繁雜。主要的解決思路是建立適當?shù)臄?shù)學(xué)模型，通過對模型的具體分析，運用幾何學(xué)知識計算超聲波傳感器與障礙物之間的距離值。為了方便計算，可用微分學(xué)將障礙物設(shè)為由多個已知坐標和半徑的圓組成的任意形狀。而傳感器到障礙物之間的距離可參考以下幾何建模的方法計算得出：VAX軸正方向第4號傳感器朝向wM角Xex , ya , b機器人障礙物 機器人測距功能數(shù)學(xué)模型圖根據(jù)上圖分析可設(shè)機器人半徑為r ，障礙物半徑為R 。實線M就是需要求取的障礙物與第i號傳感器之間的距離。點劃線A是機器人中心與障礙物圓心的連線，它與X正方向的夾角記為Ze 。第i號傳感器與第4號傳感器之間的夾角記為Ke ，在圖上反映為實線M與第4號傳感器之間的夾角。因為機器人圓心坐標(x ,y)可由避障子程序求得，而障礙物圓心(a ,b)又是已知值，因此，可用C語言表示出Ze值。Ze=atan2((by),(ax))。，那么，Xe的值可分為兩種情況，分別求取：當i 4時，第i號傳感器在第4號傳感器左邊。Xe = Zepe(4i)*45。當i = 4時，第i號傳感器在第4號傳感器右邊。Xe = peZe(i4)*45。已知Xe值后，通過正余弦公式便可求得機器人與障礙物之間的距離M 。其C程序表達式如下：N=A*sin(Xe)。M = abs(A*cos(Xe))sqrt(R*RN*N)r?！斑\行超聲波避障”部分，就可構(gòu)成實用程序的流程圖了。開始初始化，開中斷有按鍵？鍵盤處理按下鍵值X？運行紅外避障電機處理程序電機處理程序輸出顯示結(jié)束返回運行顯示處理行為控制層坐標計算層
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