基于遗传算法的家用机器人路径规划仿真开题报告

 2021-11-22 09:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着科技的进步,生产技术的不断提高,自动化和智能化的日益普及,移动机器人在生产制造领域和日常生活中得到了极大的推广和应用。移动机器人作为研究的热点问题,研究的方向主要包括:传感器数据融合、复杂环境地图模型创建、图像识别和图像处理、slam、底层驱动控制和路径规划技术。路径规划作为移动机器研究的末端工作,在单独研究路径规划时要综合考虑前述各个方面,所以路径规划问题一直是研究移动机器人的重点内容。

路径规划是将传感器采集的信息,加以 slam 算法处理建立地图,并创建符合某种规则,如路径最短,时间最少,耗能最小等的一条无碰撞路径,最终到达指定地点完成指定任务。路径规划是移动机器人技术中的核心技术。路径规划是机器人实现更高层次目标的基石,是实现人工智能的重要环节。对于路径规划的研究使得机器人更高效的在不同环境下完成任务,规划出一条合理的路径具有重要的意义。同时对于完善和改进路径规划算法理论,使其在实际应用中更好适应环境,提出不同的路径规划策略,丰富路径规划的方法具有重要的意义。

目前,随着人工智能的兴起,路径规划更是成为该领域研究的核心内容之一。而路径规划的本质是对算法的设计,优秀的算法能够使得移动机器人更好发挥出本身的优势。从上世纪六十年代至今已产生了大量的算法,科研人员逐步的对算法进行着完善和创新。随着不同算法的提出,适用的场景各有不同,学者们将算法进行了不同的分类,大体上可分为:启发式算法,基于采样的算法,其它算法。

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2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容。本设计将学习使用遗传算法,实现一种用于家用机器人路径规划的系统。该方法通过将环境中的障碍物分组标定可以求得每条路径的适应度函数,采用遗传算子求得全局最优路径,最后通过计算机仿真。计算机仿真是校验智能机器人路径规划系统的主要工具,也是设计优化路径规划算法的有力工具.利用现代计算机仿真技术对机器人的路径规划系统的设计、应用和编程进行分析、研究是一种非常有效而经济的手段.将所设计的机器人路径规划算法应用于二维室内环境下的路径规划仿真系统中。

研究目标。计划完成优化路径规划的理论设计,尝试软件仿真验证效果,完成资料整理和论文编写。

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3. 研究计划与安排

第1-3周 查阅相关文献资料,明确研究内容,了解基于遗传算法的家用机器人路径规划的国内外的实现方案,弄清工作原理,完成开题报告。

第4-7周 进一步阅读相关文献,确定系统框架,明确设计要点,完成改进人工势场算法的设计方案。

第8-10周 根据系统的工作流程进行分步骤仿真,测试设计算法的可行性,获得路径规划的的初步仿真部署结果。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]高志发. 室内移动机器人路径规划研究[d].内蒙古工业大学,2018.

[2]刘志海,薛媛,周晨,柏海龙,崔鑫龙.基于遗传算法的机器人路径规划的种群初始化改进[j].机床与液压,2019,47(21):5-8.

[3]魏彤,龙琛.基于改进遗传算法的移动机器人路径规划[j/ol].北京航空航天大学学报:1-14[2019-12-18].https://doi.org/10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0298.

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