基于改进势场法的足球机器人避障路径规划.pdf

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=—=一2222222===20——一一一2[Ⅶmn【of基于改进势场法的足球机器人避障路径规划控制理论与应用modified钟碧良“2，张祺1，杨宜民1Anti-collisionmethodCollege，Goangd㈣MmMuing2势场法存在的问题分析(Analyzingpathplanningforrobotusingpotentialfield1引言(Introduction)机器人足球比赛是近年来开展的高科技对抗运动，以此为平台研究多智能体系统及其坼调问题⋯．国际机器人足球联盟(FIFA)每年都举行机器人足球世界杯比赛，MiroSot就是其中的项目之一．比赛过程中，为了取得比赛的胜利，如何对机器人运动进行规划，防止双方机器人碰撞在一起“顶牛”和无意义碰撞，因此机器人路径规划是机器人足球比赛的重要环节．在过去的}几年里，势场法广泛应用于移动机器人的路径规划势场法基本原理是产生一个机器人T作宅问．在这个空间里，产生吸引力，吸引机器人到目标位置；产屯斥力，使机器人远离障碍物“由于这种方法数学简单，使用方便。因而具有特别的吸引力．但通过数学分析，发现它有不足之处．存以前的研究中，假定目标离障碍物较远这种情况下，机器人在它目标附近时，障碍物的斥力忽略不计，因而吸引力吸引机器人到达月标位置．然f『『jZl：很多实际臆用场台．如足球机器人比赛中，对力‘机器人(障碍物)也_卜分接近目标位置．在如此情况卜^，!i本方机器人接近目标时，它也同时接近障碍物．如粜吸引力势场和推斥势场一·样定义㈦，斥力将大r吸引力，目标位置不可能达到全局势场最小，因而机器人在障碍物附近不可能到达目标．因此本文结合足球机器人比赛，对斥力的势场函数加以修改，以使机器人在目标位置，全局势场最小，机器人最终能到达目标method)很多文献都介绍各种不同的势场法的势场函数卫“，最为常用吸引力势场函数为U㈣(q)=0．5印“(q’q。1)。这里的}是一正的比例因子，q和g“分别代表机器人和目标点在运动空问的位髓，P(v，9。1)={|q。l第丑)卷第4期摘要：分析r势场法用于移动机器人蹄径规划中产牛目标不可达问题的蟓冈，提出了改进的斥力势场函数．将机器人与目标的相对距离考虑在内，以确保总的势场／J龙门杯位置全局最小改进的势场法应用于足球机器人避碰控制仿茸与应用结果表明，它能有效地解决在目标附近有障碍物时目标不可达问题关键词：势场法；日标小町达；路径规划；足球机器人中图分类号：n273文献标识码：AQi。．YANGpotentiaIlemsexistingin慕金项n：㈨宗g∞计{cll咂目(5t2—9935—08，2∞1蚶22=701；I。东省教胄厅自然科学基金(2(：05274)=簧助咂日2003年8月ControlTheory＆Applications东I‘廿^=学自动化学院，r_东J1州510690；2茂名学院自动化系．J东茂名525000soccerZHONGBi—liang。7．ZHANGYi—minlofAutomation．Gu姗gdongUniversity衍TechnMogy，(}uangdtmgpotendat#armingverifiednonreachable：pathDrob—‘I)收稿H!cq：o口02—09—27；收修改稿F1期：2003—02．21文童编号：【“x】一8152(2003)04一ly023Vol20No{Aug2003ALlIommloll，MaomingChina)Abstract：Thispaperanalysedthecauses州goalnonreachabilitywtieTlutilizedr、)botandgaverep山sirefimcfionorderglobalmirtunumofgoallx-*,ition．thedistancegtralw“consideredThefimcdonappliedfi-collisionrcsultssimulationapplicationhavethatmeIh‘订CallsolVeproblemeffectivelywhetlobstaclesexistEo出Keywords：potentialmethfrd；goalplanning；socee[robot04(1FacultyGuangzhou5I(XN0．China：525∞00wasIntototalrelalivebetweencontrolSoccernPxffcnsureall-
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苦怂=O并不是总的势场最小．在x一0如胁阳』o57‘瓦三一三’2·其它_．～吸引力恒定放大⋯U．(q)是单调的．对”t=磊一J‰(g)‘0sketch唧of¨冈峰pp(t压五以阳m7(P(q，1q