[1]王雄奇１,柯艳国２,吴贤斌３,等.基于虚拟墙的移动机器人路径跟踪与实时避障方法[J].机械与电子,2019,(11):76-80.
　,i,et al.A Virtual Wall-Based Path Tracking and Obstacle Avoidance Method for Mobile Robot[J].Machinery & Electronics,2019,(11):76-80.
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基于虚拟墙的移动机器人路径跟踪与实时避障方法()
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机械与电子[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

卷:
期数:
2019年11期
页码:
76-80
栏目:
智能工程
出版日期:
2019-11-24

文章信息/Info

Title:
A Virtual Wall-Based Path Tracking and Obstacle Avoidance Method for Mobile Robot
文章编号:
１００１- ２２５７（２０１９）１１- ００７６- ０５
作者:
王雄奇１; 柯艳国２; 吴贤斌３; 朱仲贤１; 董翔宇１; 黄 杰１; 董二宝３
１．国网安徽省电力有限公司检修分公司，安徽 合肥２３００６１；２．国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥２３００６１；
３．中国科学技术大学，安徽 合肥 ２３００２６
Author(s):
ＷＡＮＧＸｉｏｎｇｑｉ１; ＫＥＹａｎｇｕｏ２; ＷＵＸｉａｎｂiｎ
１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＡｎｈｕｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＢｒａｎｃｈ，Ｈｅｆｅｉ，２３００６１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＡｎｈｕｉ ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｅｆｅｉ２３００６１，Ｃｈｉｎａ；
３．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２６，Ｃｈｉｎａ
关键词:
移动机器人; 路径跟踪; 避障; 沿墙走
Keywords:
ｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ; ｐａｔｈｔｒａｃｋｉｎｇ; ｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅ; ｗａｌｋｉｎｇａｌｏｎｇｔｈｅｗａｌｌ
分类号:
ＴＰ２４
文献标志码:
A
摘要:
针对变电站巡检机器人等移动机器人在设定路径跟踪过程中的实时避障问题，提出了一种路径跟踪算法。该算法通过引入“虚拟墙”这一概念，将移动机器人的路径跟踪问题转化为沿墙走问题，并通过 ＰＤ控制和模糊控制实现了机器人对设定路径的精确跟踪。通过将“虚拟点集”与机器人探测到的障碍物点集相融合，实现了机器人在进行设定路径跟踪的同时动态规避路径上的障碍物。在 ＭＡＴＬＡＢ中对所提算法进行了仿真，并搭建四轮差动机器人平台进行了实验，仿真和实验的结果均验证了该算法的有效性。
Abstract:
Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐａｔｈｔｒａｃｋｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｒｏｂｏｔｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓｉｎｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｐａｔｈｔｒａｃｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｔｈｅｒｏｂｏｔ’ｓｐａｔｈ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｏｗａｌｋｉｎｇａｌｏｎｇｔｈｅｗａｌｌｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆ“ｖｉｒｔｕａｌｗａｌｌ”．ＰＤｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅａｃｃｕｒａｔｅｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｔｈｅｓｅｔｐａｔｈ．Ｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｔｈｅ“ｖｉｒｔｕａｌｐｏｉｎｔｓｅｔ”ｗｉｔｈ ｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅｐｏｉｎｔｓｅｔｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｒｏｂｏｔ，ｔｈｅｏｂｓｔａｃｌｅｏｎｔｈｅｐａｔｈｃａｎｂｅｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙａｖｏｉｄｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅ ｒｏｂｏｔｔｒａｃｋｓｔｈｅｐａｔｈ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＭＡＴＬＡＢａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｗｈｅｅｌｅｄｒｏｂｏｔｗｅｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ.

参考文献/References:

［１］ ＴａｎｇＣ，ＳｐｏｎｇＭ Ｗ．Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｔｒａｃｋｉｎｇｗｉｔｈｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅｆｏｒｎｏｎｈｏｌｏｎｏｍｉｃｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｎｄｌｉｍｉｔｅｄｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１４，３３（１２）：１５６９- １５９２．

［２］ ＬａｐｉｅｒｒｅＬ，ＺａｐａｔａＲ，ＬｅｐｉｎａｙＰ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｐａｔｈ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｎｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｗｈｅｅｌｅｄｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００７，２６（４）：３６１- ３７５．
［３］ ＬａｐｉｅｒｒｅＬ，ＺａｐａｔａＲ，ＬｅｐｉｎａｙＰ．Ｓｉｍｕｌａｔｎｅｏｕｓｐａｔｈ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｎｄｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｕｎｉｃｙｃｌｅ
ｔｙｐｅｒｏｂｏｔ［Ｃ］∥ ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｎｅｎｃｅｏｎ ＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２００７：２６１７- ２６２２．
［４］ ＦｒａｎｔｉｅｋＤ，ＡｎｄｒｅｊＢ，ＭａｒｔｉｎＫ，ｅｔａｌ．Ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ ｗｉｔｈｍｏｄｉｆｉｅｄａｓｔａｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒａｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１４，９６（９６）：５９- ６９．
［５］ ＧａｎａｐａｔｈｙＶ，ＹｕｎＳ，ＣｈｉｅｎＴ．ＥｎｈａｎｃｅｄＤ ｌｉｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，１ （１）：５８- ７３．
［６］ ＹｕｎＳＣ，ＰａｒａｓｕｒａｍａｎＳ，Ｇａｎａｐａｔｈｙ Ｖ．Ｄｙｎａｍｉｃｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｎａｖｉｇａｔｉｏｎ［Ｃ］∥２０１１ ＩＥＥＥＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎ．ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（ＩＳＩＥＡ），ＮｅｗＹｏｒｋ：ＩＥＥＥ，２０１１：３６４- ３６９．
［７］ 杨淮清，肖兴贵，姚栋．一种基于可视图法的机器人全局路径 规 划 算 法 ［Ｊ］．沈 阳 工 业 大 学 学 报，２００９，３１
（２）：２２５- ２２９．
［８］ ＭｏｎｔｉｅｌＯ，Ｏｒｏｚｃｏ ＲｏｓａｓＵ，ＳｅｐúｌｖｅｄａＲ．Ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｓｕｓｉｎｇＢａｃｔｅｒｉａｌＰｏｔｅｎｔｉａｌＦｉｅｌｄｆｏｒａｖｏｉｄｉｎｇｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｏｂｓｔａｃｌｅｓ［Ｊ］．ＥｘｐｅｒｔＳｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０１５，４２（１２）：５１７７- ５１９１．
［９］ 张启彬，王鹏，陈宗海．基于速度空间的移动机器人同时避障 和 轨 迹 跟 踪 方 法 ［Ｊ］．控 制 与 决 策，２０１７，３２
（２）：３５８- ３６２．
［１０］ ＡｎｔｏｎｅｌｌｉＧ，ＣｈｉａｖｅｒｉｎｉＳ，ＦｕｓｃｏＧ．Ａｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ｂａｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｐａｔｈｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＦｕｚｚｙＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，１５（２）： ２１１- ２２１．
［１１］ ＣｈｕｎｙｕＪ，ＱｕＺ，Ｐｏｌｌａｋ Ｅ，ｅｔａｌ．Ｒｅａｃｔｉｖｅｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｏｆｕｎｉｃｙｃｌｅ ｔｙｐｅｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｓｉｎａｄｙｎａｍｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｃ］／／Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＡＣＣ）．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：ＩＥＥＥ，２０１０：１１９０- １１９５．
［１２］ ＷａｉＲＪ，ＬｉｕＣＭ，ＬｉｎＹ Ｗ．Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐａｔｈ ｐｌａｎｎｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｏｂｓｔａｃｌｅａｖｏｉｄａｎｃｅｏｆｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＦｒａｎｋｌｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０１１，３４８（４）：７１８- ７３７．
［１３］ 曲道奎，杜振军，徐殿国，等．移动机器人路径规划方法研究［Ｊ］．机器人，２００８，３０（２）：９７- １０１．
［１４］ 田丰，李允旺，赵德龙．基于混合结构的煤矿探测机器人导航控制策略［Ｊ］．矿山机械，２０１４（１１）：１０６- １１０．

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[1]姜烽,申燚,张成,等.基于差分进化遗传优化的移动机器人轨迹跟踪控制[J].机械与电子,2016,(07):67.
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　YAN Zongyuan,WANG Daobo,WANG Bohang,et al.３D Path Tracking Control of UAV Based on Vector Field Method[J].Machinery & Electronics,2021,(11):50.
[10]武 刚,许家元,邸 迪.基于快速进行平方算法的巡检机器人路径规划研究[J].机械与电子,2024,42(02):74.
　WU Gang,XU Jiayuan,DI Di.Research on Path Planning of Inspection Robot Based on Fast Marching Square Method Algorithm[J].Machinery & Electronics,2024,42(11):74.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：２０１９- ０７- ０９
基金项目：国网科技项目（５２１２０３１７０００２）
作者简介：王雄奇 （１９８２－），男，湖北大冶人 ，工程师，研究方向为电力设备运维；柯艳国 （１９７８－），男，安徽无为人，高级工程师，研究方向为电力设备运维；吴贤斌 （１９９３－），男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向为机器人技术；董二宝 （１９８2－），男，内蒙古呼和浩特人，博士，副教授，研究方向为机器人技术。
更新日期/Last Update: 2019-12-09