机器人路径规划毕业论文.docx

: .
论文题目：—基于蚁群算法的机器人路径规划
系：—
信息与机电工程系
专业年级：—
,,therobottriestofindapathwhichisoptimaloroptimal-approximatepathfromstartingpointtogoal,-invisionsensorstonavigateautonomouslyfollowingtheoptimalpathwhichhasbeenbuilt,andmovetotheobjectcollision-freely.
OntheMatlabplatform,,—themobilerobotcanfindthegoalwithintheshortestpathwithoutthecollisionandthestagnation.
Keywords:antcolonyalgorithm;combinationoptimization;robot;pathplanning

随着计算机技术、控制理论、人工智能理论、传感器等技术的不断成熟和发展，机器人的研究已经发展到一个崭新的阶段。其中，移动机器人作为一个重要分支，在国内外研究领域已经得到普遍重视。移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态、实现在有障碍物的环境中面向目标位置的自主运动，从而完成某种作业功能的机器人系统。图lT(a)是美国斯坦福研究院于上世纪60年代末至70年代初研制的机器人Shakey,它是全球第一个能自动避开障碍物的机器人。图1-1(b)是日本SONY公司研制的娱乐机器狗AIBO。图1-l(c)是日本SONY公司研制的家庭娱乐机器人QRIO，它通过随身的多个传感器可以感知周围环境并根据程序对环境做出实时反应,是世界上第一个能够完成跑、跳、投等高难度动作的双足机器人。图1-1(d)是2004年美国太空总署登陆火星的“勇气号”和“机遇号”探测器。
图1-1各种新型机器人
在各种新技术中，机器人技术尤其得到许多国家的重视，而且随着科学技术的进步，发展日益迅速。机器人在许多领域得到广泛应用，已经对许多国家的工业生产、外太空的探索、国防的建设以及整个国民经济和人民生活产生了重大影响，而且这种影响还在不断扩大中，比如，广泛应用于军事侦察、工业生产、娱乐服务领域中，尤其是在一些作业环境比较恶劣的情况下，如排雷排险、焊接、生化探测、火灾侦察、隧道凿岩及抢险救灾等。而机器人路径规划是机器人学的一个重要研究领域，也是人工智能与机器人学的重要结合点［1］。
路径规划是移动机器人研究领域的重要内容，也是一种比较典型的优化问题，本身具有复杂性、约束性、非线性、建模规范等特点［2］。路径规划算法的计算量取决于任务、环境的复杂性以及对规划路径质量的要求，一个好的路径规划算法应该兼顾对规划速度和路径质量的期望。因此，通过研究此问题，探索与改进一种适合于大规模并行且具有智能特征的路径优化算法已成为有关学科的一个主要研究目标和引人注目的研究方向。与20世纪80年代研究初期相比，近年来有关机器人路径规划的文献日益增多，无论是在研究的深度还是广度上都有了巨大的发展，初步形成了理论、算法和应用的多方位研究。在机器人路径规划的算法领域中，目前使用的方法有人工势场法、遗传算法、模糊逻辑算法、神经网络算法等。
人工势场法最早是由Khatib和Krogh提出的一种虚拟力法。在人工势场中，障碍物被看作斥力场，目标被看作引力场，所以障碍物对机器人产生斥力，目标对机器人产生引力，通过求引力和斥力的合力来控制机器人的运动。人工势场法结构简单，计算量小，实时性好。因而广泛应用于实时避障和平滑轨迹控制方面。但是在局部最优解的问题上容易产生死锁现象，从而可