融合RRT-Connect和DWA算法的室内移动机器人单目标点导航任务研究

作     者：王冠强 张驰洲 陈明松 蔺永诚 邹奋扬 王秋 吴敏杰 曾维栋 WANG Guanqiang;ZHANG Chizhou;CHEN Mingsong;LIN Yongcheng;ZOU Fenyang;WANG Qiu;WU Minjie;ZENG Weidong

作者机构：中南大学机电工程学院湖南长沙410083 极端服役性能精准制造全国重点实验室湖南长沙410083 中南大学轻合金研究院湖南长沙410083 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2023年第54卷第11期

页      面：4326-4337页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB3706902) 湖南省研究生科研创新项目(CX20220264) 

主　　题：路径规划 动态避障 RRT-Connect DWA 人工势场法 

摘      要：针对室内复杂环境下移动机器人单目标点导航问题,提出一种基于改进双向快速扩展随机树(RRTConnect)算法与改进动态窗口法(dynamic window approach,DWA)的单目标点导航算法。首先,结合人工势场法与RRT-Connect算法设计全局规划器,并引入范围限定函数及两棵双向RRT随机树进行扩展,优化采样和路径扩展过程,同时对全局规划器生成的路径进行平滑处理;然后,改进DWA中的评价函数,以目标点距离函数代替航向角函数以加快算法收敛并避免角度反复调整,同时实现机器人的高效动态避障;最后,以全局规划器的路径点为引导,对局部规划器进行融合以完成单目标点导航任务。研究结果表明:本文所提出的规划器能够实现机器人在复杂环境下的自主路径规划和避障;相比于其他方法,本文所提出的方法效率高,规划路径短。