基于预测窗的轮式移动机器人最优避障避碰算法
刘中常1
王明杰1
郭戈2
1.大连海事大学船舶电气工程学院,辽宁大连 1160262.大连海事大学船舶电气工程学院,辽宁大连 116026;东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,辽宁沈阳 110004
摘要：针对非线性轮式移动机器人的避障以及多机器人间的相互避碰问题,提出了一种基于预测窗的避障避碰算法.首先为了便于预测碰撞的发生,通过反馈线性化将非线性的机器人运动学模型转化成线性模型;然后根据线性模型预测会导致机器人发生碰撞的所有相对虚拟加速度变化量集合,称之为加速度变化障碍.基于此,为每个机器人构造既能躲避障碍物又能相互避碰的可行加速度变化集合.然后通过优化指标函数求得最优虚拟加速度变化量,最后将其转换成机器人的实际控制量.这种算法与现有的相比,可使机器人在避障或避碰过程中的行驶方向角、线速度的变化幅值更小,角速度和线加速度的变化更为平顺,而且运行所用的平均时间更短.仿真结果演示了所提出算法的有效性和相对于已有方法的优势.
关键词：轮式移动机器人预测窗加速度变化障碍相互避碰避障算法
资助基金：国家自然科学基金(61703445)国家自然科学基金(61573077)国家自然科学基金(U1808205)辽宁省自然科学基金(20180540064)广东省自然科学基金(2017A030310050)科技创新基金(2019J12GX040)中央高校基本科研业务费专项(3132019107)
论文发表日期：2020-05-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1045-1053 )
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