《机器人技术基础系列：规划与导航.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人技术基础系列：规划与导航.docx（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、机器人技术基础系列：规划与导航ronggang导语：自主移动机器人的规划与导航包括利用有目的的抉择制定和执行来使系统实现最高级的目的。机器人能否胜任导航的能力必须通过两个技能来证实：途径规划和避障概览自主的规划与导航包括利用有目的的抉择制定和执行来使系统实现最高级的目的。机器人能否胜任导航的能力必须通过两个技能来证实：途径规划和避障。目录途径规划避障在中LabVIEW使用算法途径规划给定地图和目的地情况下的途径规划指的是通过轨迹识别行进至目的地的能力。途径规划是至关重要的问题解决能力，由于机器人必须有能力决定在到达目的地前的路程中怎样行进。途径规划可分为两部分：表达与算法。途径规划人员首先将机
2、器人环境转化为合适途径规划的形式。一些常用的技术包括广义的Voronoi图、规则网格和四叉树。途径规划算法通常可用于几乎所有配置空间的表达，固然某些方法会更合适特定表达。图1展示了LabVIEW中绘制的Voronoi图。图1.LabVIEW中的Voronoi图由于多数表达可转换为图表，初始节点和目的节点之间的途径可通过图搜索算法来计算。图搜索算法被计算机科学充分理解，然而，很多算法要求程序访问图上的每个节点，以此来决定初始节点和目的节点间的最短途径。对于松连通图来讲，访问每个节点是容易计算的，如Voronoi图;但对于紧连通图来讲计算开销迅速变大，如规则网格图。避障途径规划人员仅考虑预先知道的
3、环境障碍。在途径执行中可能由于地图精度或动态环境等因素，造成机器人真实传感器的值与预期值之间存在差异。因而，机器人必须能根据真实传感器的值实时改变运动途径。这正是避障能力重要的原因。一些通用的避障方法包括Bug算法、VFH算法。Bug算法一种直接的途径规划方法是沿机器人行进道路中每个障碍的轮廓绕行。Bug1算法中，机器人完全沿障碍物轮廓环绕，并在到达离目的地点近期的点时分离。这种方法效率低，但能确保机器人到达任何可到达的目的。Bug2算法中，机器人先沿障碍物轮廓行进，当到达可直达目的地点的位置时立即分离。Bug2算法显著缩短了机器人的行进路程，但仍不是最优的。VFH算法Bug算法的一个限制是机
4、器人每一刻的行为一般为传感器近期时刻读数的函数。这就可能导致机器人的瞬时传感器读数不能为稳定的避障能力提供足够的信息。VFH技术通过创立机器人周围环境的地图克制了该限制。在避障时生成极坐标柱状图来确定转向。首先，识别能够让机器人通过的所有通道。然后，执行考虑目的方向、轮方向和前一刻方向的代价函数。图2.LabVIEWVI的前面板运行VFH避障算法在中LabVIEW使用算法通过LabVIEW用户可选择最有效的语法来开发算法，或使用内置工具来导入其它基于文本语言写的算法。继承代码中已有的搜索算法及其它机器人库可轻松导入LabVIEW、LabVIEWReal-Time和LabVIEWFPGA中。调用
5、函数库节点LabVIEW用户可利用调用库函数节点在Windows机器和实时嵌入式控制器中调用DLL。该节点用于在LabVIEW中创立调用专为LabVIEW编写的已有库或新库的接口。下列图的调用库函数节点输入4个字节的浮点数，并输出其平方值。图3.调用函数库节点可在LabVIEW中用于导入继承代码可以参阅：公式节点公式节点可用于LabVIEW和LabVIEWReal-Time中的算法开发。公式节点是一种简单的基于文本语言的节点，用于在LabVIEW框图中执行数学操作。用户无需连接任何外部代码或应用，也无需连接低级算法函数来创立等式。除了基于文本的等式表达，公式节点还能接受基于文本版的if声明、w
6、hile循环、for循环和do循环，这些都是C语言用户所熟悉的。图4.公式节点采用类似C语言的语法公式节点对于包含很多变量或非常复杂的等式，以及使用已有的基于文本的代码来讲很有用。用户可将已有的基于文本的代码复制、粘贴到公式节点中，避免了重新创立图形代码的费事。可以参阅：HDL节点HDL接口节点允许用户在LabVIEWFPGA中综合硬件描绘语言(HDL)写的算法或应用。用户能够直接在HDL接口节点中输入HDL代码，或引用外部HDL文件，下列图的例子中，HDL输入节点包括了VHDL代码，将两个32比特数字相加并返回结果。图5.HDL节点允许用于向LabVIEWFPGA中导入HDL代码可以参阅：了解更多关于机器人技术，可参阅主页ni/zone。目前NI已全面推出LabVIEWRobotics2020，用于自主地面机器人系统的设计、原型与发布，更多信息请访问。0