基于時間彈性帶的移動機器人路徑優化方法

陳紀廷， 郭 晨， 劉 毅

(大連海事大學船舶電氣工程學院， 大連 116026)

自主移動機器人被廣泛應用于物流派送、工件加工等諸多場景，隨著機器人技術的突飛猛進的發展，人們對機器人的各方面功能提出了更高的要求。路徑規劃是機器人實現自主導航功能的關鍵技術，它指的是移動機器人通過傳感器獲得所處環境的全局信息后，通過路徑規劃算法規劃出一條最優路徑，使得移動機器人安全且快速的由起始點運動到目標點[1]。

對于機器人而言，單靠傳感器去感知環境很難適應各種場景，所以人們提出了全局路徑規劃和局部路徑規劃的概念，一般說來，路徑規劃是在當前場景已構建好地圖的條件下進行的[2]。

關于路徑規劃已有大量的研究。Kuderer等[3]提出了一種新穎的在線規劃方法，根據從給定地圖計算出的Voronoi圖生成初始軌跡，然后優化這些軌跡以獲得對應于不同同倫類的有效替代軌跡，它有效地克服了導航代價函數的局部最小值問題。R?smann等[4]針對傳統局部規劃無法通過障礙物而陷入局部最優軌跡的現象，提出了通過優化和維護不同源的候選軌跡子集的方式，通過在子集中的當前局部最優軌跡的切換，使得機器人具有較好的規避動態障礙物的能力。R?smann等[5]提出了一種新穎的針對具有最小轉向半徑的移動機器人的在線規劃方法，充分考慮了車型機器人的運動特性，并將運動學約束和避障定義為一個稀疏優化問題來解決。Rsmann等[6]通過構建運動模型對機器人未來狀態進行預測，采用二次規劃的方式優化軌跡，預測控制方案使得機器人具有對感知領域的障礙物實時做出反應的能力。……