基于激光雷達的移動機器人混合導航控制的研究.pdf

1、導航控制問題是移動機器人技術的重要組成部分。它以移動機器人實驗平臺為載體，通過導航控制系統(tǒng)實現在復雜環(huán)境下的正確導航。 本論文來源于國家自然科學基金重點項目“未知環(huán)境中移動機器人導航控制的理論與方法研究”(項目號：60234030)。作為該項目的一部分，本文主要研究了基于激光雷達的移動機器人混合導航控制系統(tǒng)。論文以中南大學智能所研制的移動機器人“中南移動-1”(MORCS-1、)為實驗平臺，設計并研究了基于激光雷達的、反應式控

2、制系統(tǒng)與慎思式系統(tǒng)相互協(xié)調的混合導航控制系統(tǒng)，其主要內容如下： 1、提出了基于行為的實時反應式控制模型。設計了反應式行為控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括反射式行為，反應式避障行為和擾動控制策略。反射式行為在復雜環(huán)境中能對移動機器人起到保護作用。反應式避障行為實現實時選擇最佳可行方向，并無碰撞地到達目的地。當在較復雜的環(huán)境下機器人出現徘徊或無法找到可行方向時，加入擾動控制策略以提高反應式控制系統(tǒng)的實時導航能力。 2、建立了基于柵格地圖

3、的慎思式控制模型。以激光雷達作為主要環(huán)境感知傳感器，通過激光雷達獲得的距離信息并結合航跡推算系統(tǒng)，建立基于柵格的環(huán)境地圖。在柵格地圖的基礎上進行路徑搜索與優(yōu)化，并用其規(guī)劃的結果指導底層的反應式控制系統(tǒng)實現導航。慎思規(guī)劃主要針對復雜靜態(tài)環(huán)境。 3、設計了針對動態(tài)環(huán)境的避障控制模型。利用柵格環(huán)境地圖進行局部柵格地圖匹配檢測出動靜態(tài)障礙物，在此基礎上設計了針對簡單動態(tài)障礙環(huán)境下的實時避障策略。并與反應式控制層相結合實現動態(tài)環(huán)境下的實時