车载跟瞄装置的路径规划及避障系统研究

论文摘要

移动机器人路径规划是机器人研制开发的重要环节之一,也是机器人学科研究领域的热点和前沿。其研究具有重要的理论意义和工程应用价值,因此,对于移动机器人的避障和路径规划问题的研究吸引了当今众多学者的广泛关注和深入研究。本文以车载自动跟瞄装置为对象,探讨移动机器人的路径规划问题,重点研究避障系统和全局路径规划。主要内容如下:1.简要介绍移动机器人路径规划问题的研究现状,并指出其研究目的和意义;2.以车载自动跟瞄装置为研究对象,应用超声波传感器为小车搭建避障系统,解决小车对未知环境的探测问题;3.以车载自动跟瞄装置为研究对象,将A*算法应用于小车的全局路径规划方法当中,并提出基于弧长积分的曲线路径规划方法,解决了小车行驶复杂曲线路径时的问题;4.在MATLAB环境下,对车载自动跟瞄装置的规划方法进行仿真,证明其可行性;然后,进行了小车行驶复杂曲线的实际装置的实验,实验结果证明,所设计的小车路径规划算法具有较好的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 路径规划问题的分类和结构
• 1.3 本课题研究的内容
• 第二章 移动机器人的避障系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 移动机器人的避障方法
• 2.2.1 超声避障
• 2.2.2 激光传感器
• 2.2.3 红外传感器
• 2.2.4 视觉避障
• 2.2.5 接近觉传感器
• 2.3 超声波的一般性质
• 2.3.1 超声波的传播速度
• 2.3.2 超声波的反射与折射现象
• 2.3.3 超声波传播中的衰减
• 2.3.4 超声波的方向性
• 2.4 超声波测距原理模块设计
• 2.4.1 系统设计
• 2.4.2 系统硬件选择与设计
• 2.4.3 避障策略设计
• 2.5 超声测距的研究重点
• 2.5.1 超声测距的探测盲区
• 2.5.2 超声测距的漫反射问题
• 2.5.3 测量临界角
• 2.5.4 最小安全距离
• 2.6 本章小结
• 第三章 移动机器人的路径规划方法和环境表达
• 3.1 引言
• 3.2 规划方法
• 3.2.1 位姿空间法
• 3.2.2 图搜索法
• 3.2.3 势场法
• 3.2.4 智能规划方法
• 3.2.5 其它方法
• 3.3 环境的表达
• 3.3.1 栅格法的建模
• 3.3.2 栅格粒度的确定
• 3.3.3 栅格法的信息编码
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于车载跟瞄装置的路径规划
• 4.1 引言
• 4.2 车载跟瞄装置的基本结构
• 4.3 基于A*搜索算法的路径规划方法
• 4.3.1 A*算法的基本原理
• 4.3.2 基于A*算法的路径规划
• 4.4 基于弧长积分的曲线路径规划方法
• 4.4.1 小车的运动学模型
• 4.4.2 小车的曲线拟合方式
• 4.4.3 小车沿复杂曲线的运动
• 4.5 本章小结
• 第五章 路径规划仿真及实验分析
• 5.1 引言
• 5.2 基于A*算法的路径规划仿真
• 5.2.1 算法的描述
• 5.2.2 正确性验证
• 5.3 小车行驶复杂曲线路径的实验
• 5.3.1 位置控制器简介
• 5.3.2 PVT运动模式简介
• 5.3.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果
• 附录