移动机器人路径规划：A*算法与改进的势场栅格法

"移动机器人路径规划与运动控制，硕士论文，路海峰，河北工业大学，机械工程，李春书导师，2009" 移动机器人路径规划是机器人学中的核心问题，尤其是在那些对人类来说危险或者难以到达的环境中，机器人需要自主规划路径来完成任务。路径规划的关键在于找到从起点到终点的最优或次优路径，同时避开障碍物。这篇硕士论文详细探讨了这一主题。 首先，论文概述了移动机器人的发展历程，包括国内外的研究现状和技术进展，如导航技术、多信息融合、定位技术以及路径规划等。这些技术为机器人自主行动提供了基础。 接着，论文深入分析了多种路径规划方法，比如Dijkstra算法、A*算法、遗传算法等，并阐述了它们的优缺点以及当前的研究进展。其中，A*算法因其效率和能找到最优解的特性，在路径规划中得到了广泛应用。A*算法通过结合从起点到当前节点的实际代价（g(n)）和从当前节点到目标节点的估计代价（h(n)），形成评估函数f(n)，从而找到代价最低的路径。 论文还指出了人工势场法在处理局部最小点问题上的局限性，并提出了一种改进的势场栅格法。这种方法结合了栅格法的精确性和人工势场法的直观性，通过启发式搜索生成到达目标的子目标序列。通过设定初始位置为人工水源，利用水流的自然属性引导机器人向目标移动，并通过增加局部最小点的势能值来避免陷阱。 此外，论文还探讨了移动机器人的控制问题，包括建立运动学模型和采用滑模变结构控制方法进行路径跟踪控制。滑模变结构控制提供了一种鲁棒的控制策略，能够在不确定性和扰动下保持系统的稳定性，实现在MATLAB中的路径跟踪仿真验证。 本研究是在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”的背景下进行的，旨在提升机器人在动态和未知环境中的自主导航和控制能力。关键词涵盖了移动机器人、势场法、栅格法、路径规划、跟踪控制和滑模变结构控制，表明了研究的深度和广度。