基于APF和ACO的多移动机器人路径规划设计

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近十年来,与机器人有关的应用愈加广泛,各行各业几乎都与机器人有联系。机器人技术的发展呈快速上升的态势,从单个机器人的研究到现在多个机器人的编队研究,目的都是通过机器人来更好的完成任务。而多个机器人间可以通过一定的控制原则更加有效率的完成单个机器人不能完成的任务。多个移动机器人协作的应用价值非常的高,且在各个领域都有或多或少的涉及。目前来说,机器人群体的编队相关方法已经是多个领域的热门研究话题。本文以多移动机器人为研究对象,对其路径规划问题进行展开研究,对多个机器人进行编队研究并实现对多移动机器人路径规划的目的,以完成单个机器人不能完成的特定任务。首先,本文主要研究了基于改进人工势场法的机器人局部路径规划,分析了人工势场法存在的两个问题,局部极小值问题和目标不可达问题,并针对所提出的两个问题研究了改进措施,并根据改进后的人工势场法对这两个问题进行仿真验证,并分析改进后算法的有效性和正确性。然后,基于图论的控制方法对多机器人进行编队控制。针对多机器人的编队问题,建立编队控制图模型。对于单领导者-单跟随者结构编队,研究了基于视线角法的编队控制方法进行编队。对于单领导者-双跟随者结构编队,建立了基于目标函数的编队控制模型进行编队。最后,对于多机器人协同编队全局路径规划问题,首先对蚁群算法进行改进,并建立栅格地图作为机器人路径规划的工作环境。然后采用人工势场法与蚁群算法相结合的混合算法为领导机器人计算出一条从起点到终点的最优路径;接着在领导者机器人的路径规划基础之上,结合基于图论的编队控制方法,实现控制多个机器人协同行驶一条从起点到终点的较优路径。
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