全自主机器人避障控制方法的研究

移动机器人路径规划和避障研究的相关论文 机器人,避障,路径规划,智能

全自主机器人避障控制方法的研究

刘祚时,罗爱华,童俊华

(江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000)

摘 要: 论述了全自主机器人避障控制的基本方法,并对目前全自主机器人避障过程中常用的几种控制方法进行了评述。

关键词: 全自主机器人;避障;控制方法

中图分类号:TP391.4 文献标识码:A 文章编号:1001-0874(2009)02-0063-04

ResearchontheControlMethodsofObstacleAvoidance

ofAutonomousRobot

LIUZuo-shi,LUOAi-hua,TONGJun-hua

(SchoolofElectricalandMechanicalEngineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,China)

Abstract: Thebasiccontrolmethodofautonomousrobottoavoidobstaclesisdiscussed,andtheseveralcommonlycontrolmethodsintheprocessoftheautonomousrobottoavoidobstaclesatpresentarereviewed.Keywords: autonomousrobo;tobstacleavoidance;controlmethod

地避障,必须通过外部传感器来收集周边环境的信

息数据,建立起外部环境的模型,并采用一定的避障算法进行避障控制,实现类似于人的避障行为。对于环境的探测技术如按传感器性质划分主要可分为视觉和非视觉两种。

利用图像信号分析处理技术获得环境信息从而引导避障行为的视觉系统,由CCD摄像机及安装在内部微机主板上的图像采集卡组成。该系统通过探测前方障碍物,然后通过图像处理技术,如特征识别、距离估计等,进行自身的定位及规划下一步的动作。采用视觉系统避障可以获得较完整的环境信息,但缺点在于图像处理运算工作量较大,对设备和数据处理的技术及成本较高。非视觉类传感器如超声波传感器、红外传感器、激光等,以其成本低、数据处理技术相对简单等优点开始引起人们的广泛关注。例如人们采用廉价的超声波传感器来进行测量,可以得到比较准确的目标距离信息,但超声波传感器探测波束角过大、方向性差无法提供目标的边界信息,只能获取到十分有限的环境信息。由于采用单一的传感器对环境信息的测量不够理想,因而在实际应用中往往需要采用其他类型的传感器进行补偿,以实现对周围环境的探测,这就产生了多传感

1 概述

主动回避障碍是自主移动机器人的一个基本的安全运动要求,也是机器人能否实现自主作业的关键,特别是室内作业环境,不仅障碍物形状复杂、摆放零乱,而且经常有如人或其它运动设施的活动,为了保证人、机器及环境的安全,快速、有效地实施实时避障方法显得尤为重要。由于移动机器人的所有活动都以能回避障碍为前提,因而有关避障问题的研究可分为两类:基于模型的规划法和基于传感器的反应式避障法。前者以环境模型为基础进行全局无碰路径规划,可方便地搜索到全局目标,其中,假定环境是静态不变的,无法适应变化的环境或回避运动的障碍;后者不需事先进行规划,而是让机器人直接响应环境变化,应用传感器探测的环境数据实现实时回避障碍,因而具有快速、实时、高效的特点,但是容易丧失目标甚至掉入局部陷阱区域。只有将两者结合才能完成可靠的导航任务。2 全自主机器人避障过程中的环境探测

掌握尽可能完整、详细的环境信息是实现自主避障的重要前提条件。为了在复杂环境下实现有效