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移动机器人-控制科学与工程学系-浙江大学
移动机器人 规划与导航 浙江大学控制科学与工程学院 1 内容提要 • 移动机器人导航 – 1 导航基本概念 – 2 路径规划方法 – 3 避碰方法 2 1、导航的基本概念 3 导航基本概念 • 导航的任务：在给定环境的全局或局部知识以及 一个或者一系列目标位置的条件下，使机器人能 够根据知识和传感器感知信息高效可靠地到达目 标位置 在路径上连续敷设电缆、反射条带等引导 • 导航方式 标记，或采用电波、光等连续引导信号， – 路径导航 以及在路径上设置磁铁、路标、电光束等 – 自主导航 断续的引导标记 • 将机器人的移动自由度限制在一维，降低了机 器人环境适应的能力 • 预先的路标设定无法适应灵活多变的作业要求 • 给机器人的应用增加了额外的硬件开销 4 自主导航 • 包括路径规划和避障 路径规划 面向长期目标的 根据所给定的地图和目标位置， 战略方法 规划一条使机器人到达目标位 置的路径 对 互 避障 立 补 解决当前问题的 根据所得到的实时传感器测量 战术方法 信息，调整轨迹以避免发生碰 撞 5 2、路径规划 6 路径规划 • 姿态空间：一个机器人所有可能的姿态集合 – 障碍物空间：不可行的姿态集合 • 在该空间中，机器人会与障碍物发生碰撞 – 自由空间：可行的姿态集合 • 在该空间中，机器人将无碰地安全移动 导航：在自由姿态空间中为机器人寻找一 条路径，使其从初始姿态发展到目标姿态 7 工作空间到姿态空间 姿态空间的维数是机器人的自由度 8 移动机器人的姿态空间 • 姿态空间： – 两个重要假设： • 机器人是完整的，忽略非完整约束对姿态的限制
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