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《未知環(huán)境下基于VFH-的機器人避障.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第27卷第3期計算機仿真2010年3月文章編號：1006—9348(2010)03-0156—05未知環(huán)境下基于VFH：l：的機器人避障許心德，關(guān)勝曉(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)自動化系，安徽合肥230027)摘要：機器人避障問題一直是機器人應(yīng)用中的熱點和難點問題。為此采用了路徑跟蹤和VFH*相結(jié)合的方法實現(xiàn)機器人沿著預(yù)定路徑前進中的避障問題。路徑跟蹤算法followthecarrot用來選取局部目標點。對于VFH·算法中存在的由于超聲傳感器的方向誤差及對障礙物的擴展導(dǎo)致某些可行路徑被忽略的情況進行了改進，
2、在障礙物進行擴展時根據(jù)障礙物與機器人中心點的距離大小進行不同程度的擴展。另外，在障礙物比較稀的區(qū)域，VFH·算法對每個valley最多只選取三個候選方向，導(dǎo)致一些更好的方向丟失，根據(jù)valley的大小及機器人當(dāng)前選定方向來增加一個新的候選方向。并用仿真驗證了所做的改進是有效的。關(guān)鍵詞：路徑跟蹤；避障；柵格地圖中圖分類號：TP242．6文獻標識碼：AObstacleAvoidanceforRobotsBasedonVFH：lcMethodinUncertainEnvironmentXUXin—de．
3、GUANSheng—xiao(DepartmentofAutomation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，HefeiAIlllui230027，China)ABSTRACT：ThispaperpresentsanimprovedVFH宰methodforrobotobstacleavoidance．FollowtheCarrotAlgo-rithmisusedtoofferthelocalgoalpointsforVFH}．Becauseofthe
4、directionca'orofsonarsensorinsomesitua-tions，VFH木methodfailstofindawaytothegoaleventhepathactuallyexists．Tosolvethisproblem，aconstpa-rameterisinvitedinthispaper．Eachobstacleisenlargedindifferentsizeaccordingthedistancetotherobot．Anoth·ershortcomingoft
5、heVFH}methodisresultedfromthelackofcandidatedirections．Weaddonemorecandidatedi—rectionwhenavalleyistoowide．Thesimulationshowsthatthemodulationsarevalid．KEYWORDS：Pathfollowing；Obstacleavoidance；Gridmapl引言不論采用何種導(dǎo)航方式，智能移動機器人主要完成路徑規(guī)劃，定位和避障等任務(wù)。根據(jù)機器人對環(huán)境信息的了
6、解程度，機器人路徑規(guī)劃可以劃分為：環(huán)境信息完全已知的全局路徑規(guī)劃和環(huán)境信息完全未知或部分未知，需要通過傳感器對障礙物位置、形狀或尺寸進行探測的局部路徑規(guī)劃?拉J。在大多數(shù)環(huán)境下，機器人的工作環(huán)境并不是完全未知的。可以根據(jù)環(huán)境的已知信息預(yù)先規(guī)劃好一條最優(yōu)路徑，然后在機器人沿最優(yōu)路徑前進的過程中根據(jù)傳感器獲得的局部信息來躲避障礙物。這樣就將環(huán)境部分未知的導(dǎo)航問題分解為全局路徑規(guī)劃，路經(jīng)跟蹤和避障三個子問題。對于全局路徑規(guī)劃，目前已有比較成熟的方法。比如改進的蟻群算法pj。由于本文主要介紹避障算法，因此
7、，假設(shè)基金項目：國家863計劃項目(2007AA042227)收稿日期：2008—12—04·--——156．--——已經(jīng)利用已知環(huán)境信息采用蟻群算法得到了全局最優(yōu)路徑。對于機器人避障，1985年，Khatib提出了勢場法HJ。勢場法產(chǎn)生路徑平滑但是有一些與生俱來的不可克服的缺陷，如在障礙物前振蕩，不能通過狹小通道等?？突仿〈髮W(xué)提出了柵格法，柵格法將環(huán)境劃分為一系列小的格子，每個柵格包括一個確定值(CV)表示該柵格中存在障礙物的可能性。1989年，Borenstein和Koren結(jié)合柵格法和勢
8、場法提出了虛擬力場法(VFF)L5]。但是，VFF算法有三個缺陷mJ：①不能通過像門類似的狹窄區(qū)域。②由于柵格的離散性導(dǎo)致障礙物產(chǎn)生的斥力急劇變化。③在走廊等條形區(qū)域中會左右震蕩。為了克服這些缺陷，1991年，Borenstein提出了向量場直方圖法，即后來被廣泛應(yīng)用的VFH算法舊1。VFH算法不僅保留了VFF算法的優(yōu)點，而且由于采用兩級數(shù)據(jù)減少技術(shù)，使得機器人在狹窄空間不震蕩，轉(zhuǎn)彎平滑，機器人可以運行的速度較快。隨著VFH方法的廣泛應(yīng)用，它的缺點也逐漸暴露出來。由于VFH方法未考
