改进势场栅格法：移动机器人全局与局部路径规划策略

移动机器人路径规划与运动控制是机器人技术中的核心议题，尤其在自动化、危险环境探索和人迹罕至地区任务执行中具有重要意义。本研究由河北工业大学硕士研究生路海峰撰写，主要探讨了移动机器人领域的关键问题，包括路径规划、导航技术、多信息融合、定位技术等。 第2章深入分析了路径规划方法，将其大致分为两类：全局路径规划和局部路径规划。全局路径规划是在已知环境信息的基础上，通过算法找到从起点到终点的最优路径，但依赖于精确的环境模型，计算量大且实时性较差。例如，MIT的机器人科学家关注的自主导航问题中的"我在哪儿"和"我要去哪里"，就涉及到这种全局规划，它对环境信息的精确度要求极高。 局部路径规划则侧重于依赖传感器获取实时环境信息，如视觉系统、超声波、红外等，适用于动态、不确定环境，能够实时响应环境变化并做出避障决策，但可能存在信息有限和死锁问题，不能保证路径的全局最优性。这种方法在"我怎样才能到达那里"的问题上发挥关键作用，如机器人如何通过动态调整避开障碍。 研究者针对人工势场法的局限性，提出了改进的势场栅格法。这种方法结合了栅格法和人工势场思想，通过启发式搜索生成子目标节点序列，利用虚拟地形图模拟水流原理，通过势能的提升避免局部最小点问题，从而生成无碰撞路径。该方法在复杂环境中进行了仿真测试，如U型、迷宫型和随机环境，并与最小风险法进行了对比。 此外，文章还讨论了移动机器人的运动控制问题，构建了运动学模型，并应用滑模变结构控制技术进行路径跟踪控制。通过MATLAB进行实验仿真，验证了这种方法的有效性和适应性。整个研究是基于河北省科技厅科技支撑计划项目“复杂环境下自适应机器人系统研究”展开，关键词包括移动机器人、势场法、栅格法、路径规划、跟踪控制和滑模变结构控制。 综上，这篇硕士学位论文深入探讨了移动机器人路径规划策略与运动控制技术，不仅介绍了相关理论，还提供了创新的方法设计和实验验证，对于推动移动机器人在实际应用中的自主导航和控制性能提升具有重要意义。