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附件2： 山东建筑大学毕业论文开题报告表 班级：通信092 姓名：李淑宾 论文题目 机器人路径规划演示平台设计 一、选题背景和意义 机器人路径规划演示平台设计是利用现代科技对机器人工作场地进行避障模拟的一种技术。在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，机器人的自动避障有了重大的意义。 路径规划是移动机器人领域的一个重要组成部分。它的任务是在具有障碍物的环境中，按照一定的评价标准，寻找一条从起始状态(包括位置及姿态)到达目标状态(包括位置及姿态)的无碰路径。目前常用到的路径规划方法主要有人工势场法、栅格法、神经网络等。在长期发展的过程中，智能避障已逐步演化为一门独立的学科，其中主要包含了超声波测距原理的研究和避障算法的研究。由于避障过程解决的不只是机器人避开障碍物，还为机器人提供了轨迹的规划走向。机器人路径规划演示平台的设计有效的为机器人的实际操作进行实况模拟，为机器人更好地完成任务奠定基础。 二、课题关键问题及难点 1、如何利用VC++6.0实现一个机器人路径设计演示平台。 2、如何利用人工势场法设计从机器人目前位置到目标点的无碰路径，并在窗口中显示。 三、调研报告（或文献综述） 1、课题研究的背景 随着科学的发展和人类的进步，人们对未知世界的探索和自然资源的勘探也在不断的深入，但在科学探索和紧急抢险的环境中经常会遇到一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而机器人在复杂地形中行进时自动避障则是一项必不可少也是最基本的功能。因此，机器人的自动避障有了重大的意义，同时伴随着高科技技术的进步，使得这一构想具备了实现的基础条件，机器人自动避障的技术也应运而生。 机器人避障的先决条件是机器人的路径规划设计，而机器人路径规划技术是智能移动机器人研究的核心内容之一，它起始于20 世纪70年代，迄今为止，己有大量的研究成果报道。20世纪40年代后期，美国橡树岭和阿尔贡国家实验室研制出世界上第一台“主从型”机械手至今，机器人的研制和应用在欧美和日本等国家中以惊人的速度发展起来，相应地，机器人的路径规划及相关算法的研究领域也因此而快速兴起。 2、机器人路径规划演示平台设计的研究现状 在机器人路径规划演示平台设计方面，国外起步较早，而国内对其研究较晚。但是我国在机器人路径规划方面发展迅速，在机器人路径规划以及机器人避障方面在国际上具有比较先进的研究水平。 在机器人路径规划发展的历程中，取得的重大成就主要有： （1）1966年，J.E.Doran和D.Michie将图论的原理应用于路径规划之中， 开始了这一领域的研究。 （2）1981年，T.Lozano Perez提出了机器人位置空间的概念，将机器人缩小为点，同时将障碍物按比例相应的扩张，使得机器人能够在这个新的空间中自由移动，这样可以大大简化机器人规划中碰壁问题的处理。 （3）1985年，经典的人工势场法被提出。 （4）20世纪90年代，人工神经网络、遗传算法等被成功的应用于机器人的路径规划中，取得了很多成果。 3、机器人路径规划演示平台设计的理论基础 目前常用到的路径规划方法主要有人工势场法、栅格法、神经网络等。 1)、人工势场法是由Khatib提出的一种虚拟力法。其基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。障碍物对移动机器人产生斥力，目标点产生引力，引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势,机器人在势场中受到抽象力作用，抽象力使得机器人绕过障碍物。 优点：该法结构简单，便于低层的实时控制，在实时避障和平滑的轨迹控制方面，得到了广泛应用。 缺点：其不足在于存在局部最优解，容易产生死锁现象，因而可能使移动机器人在到达目标点之前就停留在局部最优点。 2)、栅格法是将机器人工作环境分解为一系列具有二值信息的网格单元，采用均匀的栅格覆盖整个工作空间，从而将其分成被障碍物占据的栅格和自由的栅格，障碍物栅格和非障碍物栅格具有不同的识别值，然后用启发式算法在栅格中搜索一条无碰撞路径，即要求路经的栅格都必须是自由的。该方法以栅格为单 位记录环境信息，环境被量化成具有一定分辨率的栅格，栅格的大小直接影响着环境信息存储量的大小和规划时间的长短。 优点：简单、易于实现，易于扩展到三维环境。 缺点：对工作区域的大小有一定的要求，如果区域太大，将使栅格的数量急剧增加，使搜索存在组合爆炸的问题。 3)、人工神经网络也被称为神经网络连接模式，它的行为特征是分布式并行处理算法的数学模型。网络依赖于复杂的系统，通过调整内部之间的联系，以实现节能的目的和完成信息处理。 优