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移动机器人遍历运动规划应用广泛,如清洁机器人、草坪修剪机、自主收割机、自主地面矿藏探测器以及军事上的自主排雷等。遍历运动规划不仅要求机器人能够从起点运动到终点,而且要求机器人覆盖工作空间中的所有可达区域。本文主要研究两方面内容:移动机器人的遍历运动规划和多机器人仿真平台的开发。
本文提出了一种用于移动机器人完全遍历运动规划的基于改进的NodeCounting的在线图搜索方法。通过扩大遍历时的局部搜索空间,加快了对移动机器人工作空间的搜索。为了避免多机器人协作遍历时机器人之间的碰撞以及减少重复路径,提出将虚拟力与改进的NodeCounting结合的新方法,并将其应用于多机器人协作遍历运动规划。仿真实验表明:基于改进的NodeCounting的在线图搜索方法具有良好的遍历性能,虚拟力的应用有效地解决了多机器人避碰,而且减少了机器人的遍历重复率。进一步的仿真研究表明,当发生机器人被“绑架”、信息素被破坏、或机器人发生故障等情况时,算法仍具有较好的鲁棒性。
机器人仿真软件是开展机器人学研究的一个重要工具。本文设计了一个基于Client/Server架构的较为通用的多机器人仿真平台软件。软件采用Java语言编写,由环境/机器人编辑器、服务器端程序以及客户端程序组成。编辑器应用了RCP和GEF技术,使得用户可对环境和机器人进行可视化编辑。服务器端采用了多线程技术,实现了仿真模型建立、仿真计算、仿真过程显示、记录、与客户端的通信等功能。客户端由用户编写,通过仿真通信协议与服务器端进行通讯,完成与服务器端的相应机器人的交互。该仿真软件已用于多机器人系统基本功能的仿真。