未知環(huán)境下基于約束點的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃_許重陽

　　目前，環(huán)境已知情況下的路徑規(guī)劃理論已比較完善，環(huán)境未知情況下的局部規(guī)劃成為研究熱點。未知環(huán)境中移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃在提高機(jī)器人避障能力前提下，盡可能的優(yōu)化路徑。在未知環(huán)境的路徑規(guī)劃方法中，有啟發(fā)式方法和反應(yīng)式方法等。前者代表是 A* 算法，通過修改 A* 算法的評價函數(shù)和搜索方向，可以較大提高 A* 算法的路徑規(guī)劃速度， 提高對復(fù)雜環(huán)境的自適應(yīng)能力。后者不需要先驗環(huán)境信息，通過提取、識別和跟蹤環(huán)境中基本組成元素的信息，如石塊、斜坡等實現(xiàn)路徑規(guī)劃。單個路徑規(guī)劃方法有時不能很好解決某些規(guī)劃問題， 新發(fā)展趨勢是多種規(guī)劃方法相結(jié)合。本文將啟發(fā)式搜索策略和反應(yīng)式定性避障策略結(jié)合來展開未知環(huán)境下路徑規(guī)劃方法的研究。 2 機(jī)器人的運動學(xué)模型本文所研究的移動機(jī)器人平臺為導(dǎo)向驅(qū)動輪式，后輪驅(qū)動， 前輪導(dǎo)向，傳感器置機(jī)器人前部。移動機(jī)器人平臺廣義坐標(biāo)如圖 1 所示。以后輪軸線中點 M 為參考點建立機(jī)器人的運動模型。前后輪軸心 F 和 M 之間的距離為 h，F(xiàn) 和 M 的坐標(biāo)分別為（xF，yF） 和（xM，yM），移動機(jī)器人的航向同坐標(biāo)系 X 軸夾角為 θ，前輪（機(jī)器人）導(dǎo)向角為 Φ 。系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)向量為 q=［x， y， θ，Φ］ T 。假設(shè)移動機(jī)器人中軸線上的驅(qū)動速度為 vd，導(dǎo)向輪的旋轉(zhuǎn)角速度為 wg， 跟據(jù)圖 1 所示的幾何關(guān)系，得到機(jī)器人的運動學(xué)模型表達(dá)式為