改进势场栅格法：移动机器人路径规划与克服局部最小点

在"斥力场势能图-基恩士图像讲座"这篇硕士学位论文中，作者路海峰专注于移动机器人路径规划与运动控制领域的深入探讨。论文以河北工业大学机械工程专业为背景，由指导教师李春书指导，于2009年完成。主要内容围绕以下几个核心知识点展开： 1. 移动机器人概述：首先，作者回顾了移动机器人在机器人研究领域的地位，强调了其在危险环境或人类难以触及地方执行任务的重要性。论文详细介绍了移动机器人导航技术、多信息融合技术、定位技术以及路径规划等关键技术的发展状况和国内外研究进展。 2. 路径规划方法分析：对各种路径规划方法，如人工势场法，作者进行了深入解析，讨论了它们的特点和当前的研究现状。文章指出人工势场法存在局部最小点的问题，并提出了改进的势场栅格法，通过结合栅格法和启发式搜索算法，解决局部最优问题，确保机器人趋向目标并形成无碰撞路径。 3. 新路径规划方法：改进的势场栅格法在虚拟地形图中运用，将机器人初始位置设为人工水源，模拟水流原理，通过提高局部最小点的势能来避免局部陷阱。这种方法在U型、迷宫型、随机等复杂环境中进行了仿真验证，并与最小风险法等其他方法进行了对比。 4. 路径跟踪控制：论文还涉及移动机器人的运动控制部分，建立了运动学模型，并采用了滑模变结构控制方法进行路径跟踪。作者在MATLAB中进行了实际路径跟踪控制的实验仿真，展示了这种方法的有效性和实用性。 5. 研究背景与资助：本研究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"，项目编号为06212103D，这表明了研究工作在国家科技支持下的前沿性和实践性。 这篇论文通过对移动机器人路径规划和运动控制的深入研究，不仅展现了当前技术的进展，还提出了创新性的解决方案，对于推动该领域的理论和技术发展具有重要意义。