机器人避碰规划综述

避碰规划是机器人控制技术研究中的一个重要问题,目前的研究主要分为两大类：全局方法和局部方法,全局方法一般指C空间方法,局部方法一般批人工势场法。本文综述了近二十年有关这方面研究的一些较有影响的思想和方法（主要针对关节式机械臂避碰规划）。     

一种改进势场法在多移动机器人避碰规划中的应用

基于人工势场法原理建立了移动机器人避障模型,对人工势场法的“势场陷阱”问题进行了重点分析,对动态停止“势场陷阱”和徘徊抖动“势场陷阱”问题分别采用“随机扰动法”和“动态步长折半法”处理,并把它用到多移动机器人避碰规划中,仿真结果表明改进效果明显。     

基于改进人工势场法的足球机器人避碰控制

本文在分析足球机器人避碰的特点及传统人工势场法不足的基础上，提出了引入 障碍物的速度和加速度矢量的改进人工势场法，用于足球机器人的避碰控制．仿真实验表明 ，这种方法是可行的，并弥补了传统人工势场法的不足．     

自治水下机器人避碰算法及其仿真研究

为了提高水下机器人(AUV)在复杂海洋环境下的自适应性,文章对传统的避碰方法进行了改进.对AUV的禁入区和潜在碰撞区进行了安全性分析.建立了前视声纳模型以及三维水下规划空间模型.提出了基于强化学习、BP神经网络及人工势场相结合的避碰算法.在AUV与环境的试错交互中,借助于来自成功和失败经验的奖励和惩罚值,不断改进水下机器人的自治能力.设计了AUV深度行为模糊协调器, 对潜深行为和距底高度行为进行协调融合.开发了AUV运动规划与仿真的半实物软件系统,仿真试验证明了算法的合理性与可行性.研究对于提高AUV的自主性和安全性具有重要的应用价值.     

基于人工协调场的多移动机器人实时协调避碰规划

为克服传统人工势场在动态未知环境下机器人避碰规划中存在的缺陷,提出人工协调场法(ACF).将场函数与机器人的风险状态相结合,给出并讨论了人工协调场的基本设计.基于人工协调场,考虑机器人的运动约束,实现了多机器人之间以及机器人与环境间的实时协调避碰,提出了一个多移动机器人无死锁实时避碰规划算法.理论分析和仿真试验证明所提方法的有效性.     

人工势场法在机器人避碰路径规划中的应用

利用人工势场法对机器人在特定环境中进行路径规划,并针对传统人工势场法存在的局部极小点问题,引入沿墙走行为,运用改进的人工势场法有效地克服了机器人在障碍物附近出现的反复震荡或停止不前等问题,仿真结果表明所用方法的有效性。     

多仓储机器人协同路径规划与作业避碰

针对多仓储移动机器人协同作业问题,提出了一种基于全局规划和局部调整的路径规划方法,以获得较短、无碰、避障的可行路径.在路径规划时根据当前节点到终点的距离和局部路径与起点至终点的欧氏路径的夹角设计新启发式函数,驱使机器人沿最短路行进;根据可选节点的数量提出避障规则,提高避障能力;依据路径长度对信息素进行比较更新,以精炼搜索空间、提高收敛性能,对蚁群算法加以改进寻找各自最优路径.在作业避碰时设计避碰规则有效解决仓储机器人间作业碰撞,找到最优或近优路径组合.实验结果表明了本方法的可行性、有效性.     

基于改进人工势场算法的自主车辆局部路径规划方法研究

论文着眼于人工势场算法,将其应用于自主车辆的局部路径规划中.首先,根据正弦避障模型,提出了以最小安全距离为对称性的自主车辆路径规划方法.然后,引入椭圆势场调整障碍车辆势场的作用使路径规划曲率变化更平缓;接着,基于自然三次样条曲线和全局优化进行路径规划.最后,通过Prescan和Matlab进行路径规划的联合仿真实验.仿...     

基于数字海图的自主水下机器人路径规划研究

为了解决远程自主水下机器人（LAUV）路径规划问题，提出一种基于数字海图的路径规划算法．该算法对传统人工势场法进行了有效改进，克服了传统人工势场法固有的缺点和不足，可以用于LAUV离线和在线路径规划．其有效性已在半物理实时仿真平台上得到了验证．     

无人车辆轨迹规划与跟踪控制的统一建模方法

无人车辆的轨迹规划与跟踪控制是实现自动驾驶的关键.轨迹规划与跟踪控制一般分为两个部分,即先根据车辆周边环境信息以及自车运动状态信息规划出参考轨迹,再依此轨迹来调节车辆纵横向输出以实现跟随控制.本文通过对无人车辆的轨迹规划与跟踪进行统一建模,基于行车环境势场建模与车辆动力学建模,利用模型预测控制中的优化算法来选择人工势场定义下的局部轨迹,生成最优的参考轨迹,并在实现轨迹规划的同时进行跟踪控制.通过CarSim与MATLAB/Simulink的联合仿真实验表明,该方法可在多种场景下实现无人车辆的动态避障.     

无人驾驶车辆的路口防撞机制研究

防撞协议是提高无人驾驶车辆安全性的重要组成部分,大部分防撞协议已经为路口外的车辆提供了躲避机制.交叉路口因其流量大、方向多而成为事故易发地,但对已在路口内部的车辆的防撞协议的研究比较少.自治路口协议AIM作为目前较流行的路口管理协议之一,也未给出已在路口的车辆的防撞协议.给出了两类基于路口空间的防撞协议:当路口空间较小时,改进的AIM根据三种情况,即同向、逆向、垂直同向,给出了基于刹车的躲避机制;当路口空间较大时,改进的AIM除可以采用基于刹车的躲避机制外,还可以通过转弯为车辆重新规划路线使其通过路口.通过实验证明了改进的AIM的有效性.     

Optimal and suboptimal motion planning for collision avoidance of mobile robots in non-stationary environments

An optimal control formulation of the problem of collision avoidance of mobile robots moving in terrains containingmoving obstacles is presented. A dynamic model of the mobile robot and the dynamic constraints are derived. Collision avoidance is guaranteed if the minimum distance between the robot and the objects is nonzero. A nominal trajectory is assumed to be known from off-line planning. The main idea is to change the velocity along the nominal trajectory so that collisions are avoided. Furthermore, time consistency with the nominal plan is desirable. Two solutions are obtained: (1) A numerical solution of the optimization problem and a perturbation type of control to update the optimal plan and (2) A computationally efficient method giving near optimal solutions. Simulation results verify the value of the proposed strategies and allow for comparisons.