13、机器人路径规划与优化技术系统分析

机器人路径规划与优化技术系统分析

1. 引言

机器人技术常被视为一种惯性导航系统，由一组协同完成任务的计算机设备组成。起初，机器人技术仅应用于少数工程和重工业领域。随着其在各行业广泛接受，出现了多种形式的机器人以完成不同任务，这也增加了对路径规划程序的需求。

路径规划是指在搜索空间中找到从一个特定位置到另一个位置的最佳路径的过程。它通过找出连接起点和终点的最简单路线来优化路径。另一种定义是将一个大的路径转换分解为一系列重复步骤，以产生精确的移动，从而优化特定目标。具有自主性质并使用路线查找算法在空间中确定通行端点的机器人可被视为路径规划的对象，例如移动机器人就可用于解决该领域的难题。

路径规划问题受环境条件影响显著。根据周围环境的描述，路径规划可分为动态和静态两类。在静态情况下，已知搜索空间中几何形状固定的障碍物信息，然后采用某种方法寻找路径；而在动态情况下，机器人需使用传感设备或合法的数据收集工具来定位整个工作场所中不断移动的障碍物。

大多数简单任务可由单个机器人完成，但当需要同时实现多个目标时，就需要多机器人方法，这使情况变得复杂。过去，多机器人技术已应用于灵活路线规划、协同建设、多任务分配、环境变量映射等多个领域。多机器人系统需要不同的架构，每个机器人都有特定目标，且要找到从当前位置到目标位置的最佳路径。在共享工作空间中同时管理多个机器人时，情况更加动态和复杂，因为除了工作空间中现有的静态障碍物外，每个机器人还会成为其他机器人的障碍物。因此，在解决多机器人系统问题时，需要同时解决两个问题：一是路径规划算法，要为每个机器人确定最佳路线，以及包含所有占用同一工作空间机器人的最佳优化路径；二是如何有效协调机器人的移动，使它们都能遵循理想路径且不发生碰撞。 </