一種基于離散化位姿的月球車運動規(guī)劃方法

2012年02月14日12:44:03 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

關(guān)鍵字：應(yīng)用

作者：居鶴華，袁　也
（北京工業(yè)大學電子信息與控制工程學院）

摘　　　要：針對障礙環(huán)境下具有非完整約束月球車的運動規(guī)劃問題，提出了一種基于離散化位姿的月球車運動規(guī)劃方法。該方法首先將月球車的運動軌跡限定于多項式旋線，通過求解多項式旋線參數(shù)生成無障礙條件下連接任意位姿狀態(tài)的運動軌跡。同時，該方法對月球車運動規(guī)劃問題中的位姿狀態(tài)空間進行離散化，形成離散化的位姿狀態(tài)空間。根據(jù)離散化位姿狀態(tài)空間的特點，在離線的條件下生成連接相鄰離散位姿的月球車基本的運動軌跡集。較后該方法結(jié)合基本運動軌跡集并利用啟發(fā)式搜索算法較終解決障礙條件下的運動規(guī)劃問題。基于動力學仿真平臺中的實驗結(jié)果驗證了該方法的正確性和有效性。

關(guān)　鍵　詞：月球車；運動規(guī)劃；參數(shù)化軌跡；離散位姿空間

引　言
月球車運動規(guī)劃系統(tǒng)是月球車導(dǎo)航與控制系統(tǒng)的重要組成部分。其主要目標是在月球環(huán)境下對月球車由起始位姿移動至目標位姿的整個運動過程進行規(guī)劃，使月球車能以安全有效的運動方式移動至目標位姿。月球車屬于輪式移動機器人系統(tǒng)的一種，主要的運動規(guī)劃方法包括人工勢場法，ＰＰＰ方法，快速生成樹方法等［１２］。這些方法著重于運動規(guī)劃問題
的完整性，使用于實際系統(tǒng)往往存在著困難。ＪＰＬ研制的火星車（ＭａｒｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＲｏｖｅｒ）所采用的Ｍｏｒｐｈｉｎ方法則是近年來較為成功的行星車運動規(guī)劃方式。該方法根據(jù)周圍環(huán)境對事先確定的一組運動軌跡進行評價，選擇并執(zhí)行較佳的運動軌跡［３４］。Ｍｏｒｐｈｉｎ方法在實際應(yīng)用中取得了很好的效果，但受車載計算能力及機械系統(tǒng)精度的限制，并沒能完全地利用火星車的機動能力。根據(jù)月球車運動規(guī)劃問題的特點，本文提出了一種基于軌跡參數(shù)求解及位姿空間離散化的月球車運動規(guī)劃方法。

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