一种基于离散化位姿的月球车运动规划方法

2012年02月14日12:44:03 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

作者：居鹤华，袁　也
（北京工业大学电子信息与控制工程学院）

摘　　　要：针对障碍环境下具有非完整约束月球车的运动规划问题，提出了一种基于离散化位姿的月球车运动规划方法。该方法首先将月球车的运动轨迹限定于多项式旋线，通过求解多项式旋线参数生成无障碍条件下连接任意位姿状态的运动轨迹。同时，该方法对月球车运动规划问题中的位姿状态空间进行离散化，形成离散化的位姿状态空间。根据离散化位姿状态空间的特点，在离线的条件下生成连接相邻离散位姿的月球车基本的运动轨迹集。较后该方法结合基本运动轨迹集并利用启发式搜索算法较终解决障碍条件下的运动规划问题。基于动力学仿真平台中的实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

关　键　词：月球车；运动规划；参数化轨迹；离散位姿空间

引　言
月球车运动规划系统是月球车导航与控制系统的重要组成部分。其主要目标是在月球环境下对月球车由起始位姿移动至目标位姿的整个运动过程进行规划，使月球车能以安全有效的运动方式移动至目标位姿。月球车属于轮式移动机器人系统的一种，主要的运动规划方法包括人工势场法，ＰＰＰ方法，快速生成树方法等［１２］。这些方法着重于运动规划问题
的完整性，使用于实际系统往往存在着困难。ＪＰＬ研制的火星车（ＭａｒｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＲｏｖｅｒ）所采用的Ｍｏｒｐｈｉｎ方法则是近年来较为成功的行星车运动规划方式。该方法根据周围环境对事先确定的一组运动轨迹进行评价，选择并执行较佳的运动轨迹［３４］。Ｍｏｒｐｈｉｎ方法在实际应用中取得了很好的效果，但受车载计算能力及机械系统精度的限制，并没能完全地利用火星车的机动能力。根据月球车运动规划问题的特点，本文提出了一种基于轨迹参数求解及位姿空间离散化的月球车运动规划方法。

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