《水下機(jī)器人路徑規(guī)劃》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《水下機(jī)器人路徑規(guī)劃（32頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目 前 ， 許 多 國(guó) 家 的 大 學(xué) 和 研 究 機(jī) 構(gòu) 都 投 入 了 大 量 的 人 力 和 物 力 用 于 AUV系 統(tǒng) 的 研究 和 開 發(fā) 。 在 該 領(lǐng) 域 ， 美 國(guó) 技 術(shù) 力 量 比 較 雄 厚 ， 其 中 有 代 表 性 的 AUV系 統(tǒng) 有 美 國(guó) 海 軍研 究 生 院 研 制 的 “ Phoenix” 、 辛 罕 布 什 爾 大 學(xué) 海 洋 系 統(tǒng) 工 程 實(shí) 驗(yàn) 室 研 制 的 “ EAVE EAST” 、 麻 省 理 工 學(xué) 院 研 制 的 “ Odyssey ” 、 佛 羅 里 達(dá) 大 西 洋 大 學(xué) 與 美 國(guó) 與 美 國(guó) 派瑞 技 術(shù) 有 限 股 份 公

2、司 研 制 的 “ Ocean Voyager ” 等 。 日 本 在 AUV的 研 究 也 處 于 領(lǐng) 先地 位 ， 東 京 大 學(xué) 的 URA實(shí) 驗(yàn) 室 開 發(fā) 了 許 多 不 同 功 能 的 AUV， 如 “ Twin Burger” 、“ PTEROA150” 等 。 圖 1為 美 國(guó) 海 軍 研 制 的 AUV-AUSS。 圖 1 美 國(guó) 的 AUSS 圖 2 “ CR-01” 6000米 自 治 水 下 機(jī) 器人 我 國(guó) 無 人 遙 控 潛 水 器 及 自 主 式 水 下 機(jī) 器 人 從 六 十 年 代 中 期 就 開 始 進(jìn) 行 了 一 些探 索 性 研 究 ， “ 七 五 ”

3、在 863智 能 機(jī) 器 人 主 題 下 將 水 下 機(jī) 器 人 的 開 發(fā) 研 制 列 入 國(guó) 家重 點(diǎn) 攻 關(guān) 項(xiàng) 目 ， “ 八 五 ” 期 間 智 能 水 下 機(jī) 器 人 技 術(shù) 得 到 了 迅 速 發(fā) 展 。 經(jīng) 過 我 國(guó) 工程 技 術(shù) 人 員 長(zhǎng) 期 努 力 ， 先 后 研 制 了 “ 海 人 一 號(hào) ” 、 “ 海 人 二 號(hào) ” 水 下 試 驗(yàn) 床 等 。1995年 8月 ， 作 為 我 國(guó) “ 八 六 三 高 科 技 發(fā) 展 戰(zhàn) 略 ” 成 果 的 “ 探 索 者 一 號(hào) ” 6000米 無纜 自 治 式 水 下 機(jī) 器 人 在 太 平 洋 的 深 海 功 能 試 驗(yàn) 成

4、功 。 此 后 ， 經(jīng) 過 一 年 半 的 改 造 ，命 名 為 CR-01（ 圖 2） ， 又 于 1997年 5月 再 一 次 在 太 平 洋 圓 滿 完 成 各 項(xiàng) 海 底 調(diào) 查 任 務(wù)。 這 標(biāo) 志 著 我 國(guó) 在 AUV研 究 方 面 已 進(jìn) 入 世 界 先 進(jìn) 水 平 。 CoordinatedGuaranteesEfficientStrong localization requirementsMore sensors 進(jìn)行單元?jiǎng)澐指鶕?jù)海流方向 水下機(jī)器人開始探測(cè) 水下機(jī)器人繼 續(xù) 前 進(jìn)發(fā)現(xiàn)有效目標(biāo) 進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別未 發(fā) 現(xiàn) 有 效 目 標(biāo) 確定局部中斷點(diǎn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到減速區(qū) 關(guān)鍵

5、點(diǎn)并成像確定并運(yùn)動(dòng)到第一個(gè) 不可識(shí)別 第三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)確定并運(yùn)動(dòng)到 返回局部中斷點(diǎn) 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記可 識(shí) 別關(guān)鍵點(diǎn)并成像確定并運(yùn)動(dòng)到第二個(gè)圖 6 邊 探 測(cè) 邊 識(shí) 別 探 測(cè) 窗 口 內(nèi) 探 測(cè) 算 法 原 理 框 圖 水 下 機(jī) 器 人 探 測(cè) 窗 口 內(nèi) 關(guān) 鍵 點(diǎn) 之 間 的 運(yùn) 動(dòng) 及 機(jī) 器 人 偏 航 、 返 航 及 單 元 間 移 動(dòng) 部分 均 屬 機(jī) 器 人 兩 點(diǎn) 間 路 徑 規(guī) 劃 問 題 ， 解 決 這 一 問 題 的 基 本 算 法 有 人 工 勢(shì) 場(chǎng) 法 、 確 定柵 格 法 、 模 糊 邏 輯 法 等 ， 人 工 勢(shì) 場(chǎng) 法 存 在 局 部 最 優(yōu) 解 問 題 ， 容

6、 易 產(chǎn) 生 死 鎖 現(xiàn) 象 ， 而確 定 柵 格 法 存 在 信 息 存 儲(chǔ) 量 大 、 運(yùn) 算 時(shí) 間 長(zhǎng) 的 缺 陷 ， 不 適 合 本 文 中 對(duì) 信 息 存 取 實(shí) 時(shí)性 要 求 。 模 糊 邏 輯 法 不 需 要 環(huán) 境 的 解 析 模 型 ， 并 具 有 良 好 的 實(shí) 時(shí) 性 及 對(duì) 誤 差 的 不 敏感 性 ， 可 以 避 開 傳 統(tǒng) 算 法 中 對(duì) 機(jī) 器 人 定 位 精 確 性 、 環(huán) 境 信 息 依 賴 性 的 缺 點(diǎn) 。 因 此 ，本 文 探 討 了 基 于 模 糊 邏 輯 的 兩 點(diǎn) 間 路 徑 規(guī) 劃 方 法 。 傳 統(tǒng) 的 水 下 機(jī) 器 人 模 糊 規(guī) 劃 器

7、 輸 入 量 只 有 單 純 的 距 離 信 息 ， 這 使 得 水 下 機(jī) 器人 在 可 選 擇 性 操 作 時(shí) 目 的 性 不 強(qiáng) 。 為 克 服 這 一 缺 陷 ， 本 文 將 水 下 機(jī) 器 人 與 當(dāng) 前 目 標(biāo)點(diǎn) 偏 離 的 航 向 角 也 作 為 模 糊 規(guī) 劃 器 的 輸 入 變 量 之 一 ， 并 在 隸 屬 度 函 數(shù) 確 定 上 ， 考 慮了 其 正 負(fù) 性 ， 使 水 下 機(jī) 器 人 始 終 遵 循 與 當(dāng) 前 目 標(biāo) 點(diǎn) 夾 角 為 零 的 趨 勢(shì) 運(yùn) 動(dòng) ， 從 而 可 以使 得 水 下 機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 行 程 盡 量 短 。 此 外 ， 本 文 的 算 法 中

8、 還 把 海 流 方 向 與 機(jī) 器 人 當(dāng) 前 方 向 的 夾 角 也 作 為 模 糊 輸 入 量 之 一 ， 來 參 與 決 策 模 糊 規(guī) 劃 器 的 輸 出 ， 例 如 ， 當(dāng) 水 下機(jī) 器 人 前 方 有 障 礙 時(shí) ， 根 據(jù) 海 流 方 向 信 息 來 決 定 是 左 轉(zhuǎn) 還 是 右 轉(zhuǎn) ， 從 而 使 水 下 機(jī) 器人 模 糊 推 理 進(jìn) 一 步 智 能 化 和 合 理 化 。 模糊化 反模糊化模 糊 推 理模 糊 規(guī) 則 水 下機(jī) 器 人環(huán) 境 信 息說 明 ： 1.水 下 機(jī) 器 人 通 過 外 部 傳 感 器 獲 得 環(huán) 境 信 息 ， 通 過 內(nèi) 部 傳 感 器 感 知

9、 水 下 機(jī) 器 人 的 當(dāng)前 狀 態(tài) ， 兩 種 傳 感 器 的 信 息 作 為 模 糊 規(guī) 劃 器 的 輸 入 。 2.將 傳 感 器 得 到 的 精 確 量 處 理 成 模 糊 規(guī) 劃 器 能 接 受 的 模 糊 量 ， 根 據(jù) 模 糊 推 理 規(guī) 則 給出 模 糊 輸 出 量 ， 經(jīng) 反 模 糊 化 后 得 到 精 確 輸 出 量 。 3.上 述 過 程 不 斷 被 重 復(fù) 執(zhí) 行 ， 直 到 機(jī) 器 人 到 達(dá) 目 標(biāo) 點(diǎn) 。 圖 7 水 下 機(jī) 器 人 模 糊 規(guī) 劃 器 目 標(biāo) 方 向 信 息前 方 障 礙 物 信 息左 方 障 礙 物 信 息右 方 障 礙 物 信 息 模 糊

10、推 理 機(jī) 器 人 前 進(jìn) 方 向海 流 方 向 信 息圖 8 水 下 機(jī) 器 人 模 糊 推 理 框 圖 進(jìn)行單元?jiǎng)澐指鶕?jù)海流方向 水下機(jī)器人開始探測(cè) 繼續(xù)探測(cè)直到探測(cè)完畢發(fā)現(xiàn)有效目標(biāo) 目標(biāo)識(shí)別未 發(fā) 現(xiàn) 有 效 目 標(biāo)較近目標(biāo) 全局路徑規(guī)劃對(duì)未識(shí)別目標(biāo)進(jìn)行較 遠(yuǎn) 目 標(biāo) 圖 9 先 探 測(cè) 后 識(shí) 別 總 體 探 測(cè) 算 法 原 理 框 圖 計(jì) 算 各 目 標(biāo) 之 間 的 當(dāng) 量 行 程調(diào) 用 TSP最 短 路 徑 計(jì) 算 程 序調(diào) 用 兩 點(diǎn) 間 路 徑 規(guī) 劃 算 法 遍歷 最 初 的 兩 個(gè) 目 標(biāo)在 目 標(biāo) 點(diǎn) 調(diào) 用 目 標(biāo) 識(shí) 別 程 序全 部 目 標(biāo) 點(diǎn) 已 遍 歷 ？ 用 新 目 標(biāo) 點(diǎn) 代 替 舊 目 標(biāo) 點(diǎn) 結(jié) 束 初 始 化 各 參 數(shù) 實(shí) 驗(yàn) 仿 真