膜计算是自然计算的新分支,是一种从细胞结构中抽象出的计算模型,具有与图灵机同等的计算能力。由于具有并行性、模块化、分布式、可扩展性等优点,膜计算模型引入了移动机器人控制领域。利用膜计算模型(膜系统)设计机器人控制器,成为了一种控制器设计新思路。移动机器人避障行为是机器人的基本行为,对机器人安全完成任务十分重要。已有避障行为膜控制器参数固定,存在无法兼顾避障速度和避障效果的问题。为了解决该问题,本文对移动机器人避障行为膜控制器进行研究,主要工作如下:1.对基于已有避障膜控制律设计的酶数值膜控制器进行分析。总结膜控制器参数取值规律,实验分析影响膜控制器避障控制效果的因素。分析机器人传感器值与障碍物的关系以及避障过程中机器人旋转角速度的变化情况,并从运动学角度分析膜控制器作用下的机器人避障行为。2.设计两种移动机器人避障行为酶数值膜控制器。为了方便酶数值膜控制器设计,首先给出一种酶数值膜控制器顺序执行设计方法。利用酶变量选择执行规则并将酶变量置于值产生规则中使其在规则执行后清0,保证循环迭代中规则仅执行一次。设计一条仅执行一次的规则使其激活下一轮的酶变量,实现酶数值膜控制器顺序执行。然后根据酶数值膜控制器顺序执行方法,设计距离-自适应巡航速度酶数值膜控制器。膜控制器通过融合传感器信息,得到机器人与障碍物的整体距离衡量值,利用该值调节巡航速度,使巡航速度随障碍物距离自适应改变。为了减少经验参数以及考虑机器人自身对避障的影响,根据酶数值膜控制器顺序执行方法,设计一种距离及角速度-自适应巡航速度酶数值膜控制器。该膜控制器根据机器人运动学分析结果,利用障碍物到机器人距离和机器人角速度调节巡航速度,兼顾移动机器人的避障速度和避障效果。3.设计仿真和实物实验,验证设计的酶数值膜控制器的有效性。搭建实验平台及仿真、实物实验场景。通过Pioneer3-DX仿真和实物机器人进行避障行为实验。实验结果表明:距离-自适应巡航速度酶数值膜控制器和距离及角速度-自适应巡航速度酶数值膜控制器能够兼顾避障效果和避障速度,控制效果更佳。