《机器人运动规划与控制》是一份由Jean-Paul Laumond编辑的报告,出自法国国家科研中心LAAS(Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes)的研究成果,LAAS报告编号为97438。这份报告最初作为Springer出版的《控制与信息科学讲座笔记》系列中的第229卷,ISBN 3-540-76219-1,于1998年发行,共343页。 报告的核心关注点在于探讨机器人如何在现实世界中通过决定执行何种动作来完成任务。当前的工业机器人编程系统在运动规划方面的能力仍然相当有限,这限制了它们在复杂环境下的自主性,如太空探索、深海作业、危险环境干预以及服务机器人等领域。为了实现这些应用中的必要自主性,运动规划成为了关键要素之一。此外,它对于帮助设计工作单元的软件模拟机器人执行特定任务时避免碰撞路径也是基础性问题。 机器人运动规划与控制是一个跨学科领域,其研究历史可以追溯到20世纪60年代计算机控制机器人初期的发展阶段。早期的机器人运动规划主要关注机器人的轨迹规划,涉及到数学、控制系统理论、机械工程、人工智能等多个学科的融合。随着技术的进步,研究人员不断开发更为复杂和精细的算法,如路径规划算法(如A*搜索、Dijkstra算法)、势场法、模型预测控制等,以提高机器人在动态环境中的灵活性和适应性。 报告中可能深入探讨了以下内容: 1. **运动规划的基本概念**:介绍运动规划的定义,包括静态和动态规划,以及它们在解决机器人路径寻找问题中的作用。 2. **搜索算法**:详细讨论各种搜索算法在机器人路径规划中的应用,比如启发式搜索策略和最优路径求解方法。 3. **环境感知与避障**:阐述机器人如何利用传感器数据进行环境建模,以及如何构建有效的避障机制。 4. **控制理论**:分析如何将规划出的运动转换为实际的控制器指令,确保机器人按照预期执行任务。 5. **仿真与实验**:描述如何通过模拟环境测试和优化运动规划策略,以及实验验证其性能。 6. **未来趋势与挑战**:讨论当前研究领域的热点问题,如在线规划、实时性要求、多机器人协作等,以及面临的理论和实际挑战。 总结来说,《机器人运动规划与控制》报告为读者提供了深入理解机器人在物理世界中实现自主任务的关键技术,强调了跨学科合作在推动这一领域发展中的重要作用。
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