基于感知-行为的移动机器人全区域覆盖路径规划.pdf

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1、基于感知一行为的移动机器人全区域覆盖路径规划高亮，祖莉(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)PerceptualBehaviorBasedCompleteCoveragePathPlanningforMobileRobotGAOLiang，ZULi(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)摘要：针对未知环境信息下的移动机器人全局路径规划的研究有许多不同的方法]。区域覆盖路径规划问题，提出了一种基于

2、感知一行为已提出许多关于全区域覆盖路径规划算法。如的路径规划方法。根据移动机器人实时感知的传感参考文献[-3-]提出的方法只适用于规则的室内环境；器信息，建立机器人全区域覆盖的行为执行表，在机参考文献[4]中，通常认为非平稳环境在该模型里是器人全区域覆盖过程中，通过这种感知与行为的关已知且计算量大；参考文献E5]提出的算法复杂，且联能够实时有效地驱动机器人实现路径规划。模拟在复杂的未知环境中需要更多的转向路径。与仿真的结果证明了算法的简单性和实用性。因此，本文提出一种全区域覆盖路径规划方法，关键词：全区域覆盖路径规划；感知行为；传感使移动机器人在

3、未知的环境下，通过实时感知局部器；移动机器人环境信息，迅速执行相应的全区域覆盖行为，并有效中图分类号：TP24地避开工作区域中的障碍物，从而覆盖所有的工作文献标识码：A区域。文章编号：1001—2257(2011)06—0064—03Abstract：Behaviorbasedperceptionforthe1全区域覆盖建模completecoveragepathplanningofamobilerobot机器人是直径为D圆柱形移动机器人，如图1inaunknownenvironmentisproposed．Inaccord—所示。机器人装有定位

4、传感器、红外传感器和相应ancewithsensorinformationofamobilerobotreal的控制器。红外传感器发现障碍物和工作区域边界—timeperception，performancetableswereformed．的范围为D／≤R≤D。机器人在控制器作用下Intheprocessofcompletecoverageofamobilero—能够执行4种运动：向前移动、原地转动、向右转动bot，theplannedpathwasfulfilledthroughthecon并沿着障碍物的轮廓移动和向左转动并沿着障碍物nect

5、ionbetweenperceptionandperformanceto的轮廓移动[7]。driveamobilerobotinreal—time．Simulationand前红外接左红外接近传感器右红外接experimentresultsillustratethattheapproachis近传感器近传感器practicalandsimple．Keywords：completecoveragepathplanning；perceptualbehavior；sensor；mobilerobot驱动轮图1移动机器人0引言如图2所示，对移动机器人的全

6、区域覆盖建模如下所述。移动机器人的全区域覆盖路径规划是一个特殊需要覆盖的工作区域是一个限定性的区域，但类型的运动轨迹，它要求在工作区内移动机器人的障碍物(一1，2，⋯)的数量和位置是未知的。此路线覆盖整个区域。关于移动机器人的全区域覆盖区域限定在二维的长方形EXW内。其中E，w分收稿日期：2011—01—25别代表二维长方形的长和宽。·64·《机械与电．子)2011(6)于感知一行为的移动机器人全区域覆盖路径规划人原地右转，遇到下一个前方障碍物时，驱动机器人原地左转。表1从左至右的行为执行表图2移动机器人的工作区域设Rc为移动机器人覆盖的工作区域

7、；RLc表-)示整个规划区域；R为覆盖规划区域内第i个覆J)_盖所占区域；T为机器人移动所覆盖的区域(可简化■■■■●I为单位圆)；T(P)为丁在点P位置处所覆盖的区域，P为T的移动中心点；L为移动机器人的行走路径，视为P的轨迹。则定义移动机器人在规划覆盖fl■■l环境中的工作区域为：Rc—RLcN—URE图3机器人的避障行为且有U∈T()Rc若机器人运行的方向是从右至左运动，则其行理想情况下UT()一R，由于规划路径上为如表2所示。存在障碍物0，而UT(户)NO一且0R，表2从右至左的行为执行表因此一般情况下U∈T(p)Rc。R实际为规划覆盖边

8、界与工作区域边界所围成的区域，L是限定在两边界之间的覆盖路径。因此通过工作环境信息的获取分别采集工作区域边界信息和障碍物边界信息，建立移