人工势场法路径规划

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人工势场法是由Khatib提出的一种虚拟力法(Oussama Khatib,Real-Time obstacle Avoidance for Manipulators and Mobile Robots. Proc of The 1994 IEEE.)。
中文名
人工势场法路径规划
性    质
理论
提出人
Khatib
特    性
虚拟力法
简介
它的基本思想是将机器人在周围环境中的运动,设计成一种抽象的人造引力场中的运动,目标点对移动机器人产生“引力”,障碍物对移动机器人产生“斥力”,最后通过求合力来控制移动机器人的运动。应用势场法规划出来的路径一般是比较平滑并且安全,但是这种方法存在局部最优点问题。为了解决这个问题,许多的学者进行了研究(Gilbert E G,Johnson D.W. Distance functions and their application to robot path planning in the presence of obstacles. IEEE J Robotics and Automation 1985,RA-1(1):21-30):如Rimon,Shahid和Khosla等。他们期望通过建立统一的势能函数来解决这一问题。但这就要求障碍物最好是规则的,否则算法的计算量将很大,有时甚至是无法计算的。但是,从另一个方面来看,由于人工势场法在数学描述上简洁、美观,这种方法仍然具有很大的吸引力的。其内在的局限性主要表现在,即当目标附近有障碍物时,移动机器人将永远也到达不了目的地。在以前的许多研究中,目标和障碍物都离的很远,当机器人逼近目标时,障碍物的斥力变的很小,甚至可以忽略,机器人将只受到吸引力的作用而直达目标。但在许多实际环境中,往往至少有一个障碍物与目标点离的很近,在这种情况下,当移动机器人逼近目标的同时,它也将向障碍物靠近,如果利用以前对引力场函数和斥力场函数的定义,斥力将比引力大的多,这样目标点将不是整个势场的全局最小点,因此移动机器人将不可能到达目标。这样就存在局部最优解的问题,因此如何设计“引力场”问题就成为该方法的关键。
词条标签:
理学