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移動機器人室內未知環境探索和路徑規劃演算法研究

  • 作者:姚芝鳳|責編:楊坤
  • 出版社:東北大學
  • ISBN:9787551736428
  • 出版日期:2024/08/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:197
人民幣:RMB 68 元      售價:
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內容大鋼
    移動機器人在一個未知的環境中要完成某些具體的任務,例如未知環境下的編隊、覓食、搜索與救援、監督與監控、導航等,首先要對該環境進行探索,需要獲得一個全局地圖,然後規劃出一條最優路徑完成任務。因此,如何協調多機器人系統完成未知環境的探索任務和進行路徑規劃顯得尤為重要。
    本書共7章內容,主要包括:緒論、全局地圖的拼接、基於情感和聚類的拍賣探索協調演算法、基於情感和行走規則的拍賣探索任務協調演算法、基於效益的多機器人避碰協調策略、基於改進RRT的多機器人探索演算法、改進的A*和DWA融合的全局路徑規劃。
    本書能較綜合和全面地涉及室內移動機器人在沒有獲得空間信息情況下執行任務時,如何獲得空間信息,以及在獲得了所需的空間信息后,如何規劃出一條最優路徑到達目標點,並以具體的任務為例進行說明。本書可供從事機器人探索未知環境方向的科研人員及高校教師和研究生學習參考。

作者介紹
姚芝鳳|責編:楊坤

目錄
第1章  緒論
  1.1  移動機器人探索未知環境的研究背景和意義
  1.2  移動機器人探索演算法的國內外研究現狀
    1.2.1  全局地圖拼接演算法的研究現狀
    1.2.2  探索任務分配的協調演算法的研究現狀
    1.2.3  避免碰撞的協調演算法的研究現狀
    1.2.4  情感演算法的研究進展
    1.2.5  基於邊界的探索演算法研究進展
    1.2.6  基於快速探索隨機樹的探索演算法研究進展
    1.2.7  基於A*的探索演算法研究進展
    1.2.8  基於DWA的探索演算法研究進展
    1.2.9  其他探索演算法
  1.3  探索協調演算法中存在的若干問題
    1.3.1  全局地圖拼接演算法中出現的探索效率低的問題
    1.3.2  探索任務協調分配演算法中存在的問題
    1.3.3  探索過程中的碰撞問題
    1.3.4  RRT探索演算法的探索效率問題
    1.3.5  A*和DWA演算法可以改進的方面
    1.3.6  移動機器人探索未知環境的發展趨勢
  1.4  本書的主要內容和結構
第2章  全局地圖的拼接
  2.1  引言
  2.2  機器人的定位
  2.3  地圖的表示方法
    2.3.1  度量地圖
    2.3.2  拓撲地圖
    2.3.3  混合地圖
  2.4  基於簽名向量和路標的子地圖匹配演算法
    2.4.1  基於簽名向量的子地圖匹配
    2.4.2  匹配演算法的改進
    2.4.3  共享路徑的處理
    2.4.4  算例說明
  2.5  基於地圖集的全局地圖拼接演算法
    2.5.1  簽名向量重複探索的避免
    2.5.2  拓撲節點在不同坐標系間的轉換
    2.5.3  基於地圖集的地圖拼接演算法示例
    2.5.4  模擬實驗及結果分析
  2.6  本章小結
第3章  基於情感和聚類的拍賣探索任務協調演算法
  3.1  引言
  3.2  多機器人探索未知環境任務的性質
    3.2.1  動態任務和靜態任務
    3.2.2  緊耦合任務和松耦合任務
  3.3  機器人的體系結構及配備的感測器
    3.3.1  單機器人的體系結構
    3.3.2  多機器人的體系結構
    3.3.3  機器人配備的感測器
  3.4  拍賣
    3.4.1  單項拍賣和組合拍賣
    3.4.2  集中拍賣和分散拍賣

  3.5  基於情感和拍賣的多機器人協調演算法
    3.5.1  拍賣演算法中影響探索效率的情況
    3.5.2  基於情感和拍賣的協調演算法
    3.5.3  模擬實驗與分析
  3.6  基於情感和聚類的拍賣探索任務協調演算法
    3.6.1  未被探索孤島的定義
    3.6.2  兩種低效率的探索情況
    3.6.3  非最優目標的選擇
    3.6.4  改進的單迴路聚類計算目標點的探索回報
    3.6.5  基於情感和聚類的拍賣探索任務協調演算法
    3.6.6  模擬實驗及結果分析
  3.7  實驗驗證
  3.8  預估牛耕路徑行走時間改進探索策略
    3.8.1  牛耕路徑方向的選擇問題
    3.8.2  標的的計算
    3.8.3  FIBA』ESBC演算法流程
    3.8.4  .模擬實驗及結果分析
  3.9  本章小結
第4章  基於情感和行走規則的拍賣探索任務協調演算法
  4.1  引言
  4.2  考慮通信受限的多機器人探索任務協調演算法
    4.2.1  目標單元格的選擇
    4.2.2  分散式拍賣演算法
    4.2.3  模擬實驗
  4.3  基於行走規則的拍賣探索協調演算法
  4.4  基於情感和行走規則的拍賣探索任務協調演算法
    4.4.1  情感模型
    4.4.2  情感狀態的生成
    4.4.3  機器人具體的執行過程與情感狀態的關係
    4.4.4  模擬實驗及結果分析
  4.5  本章小結
第5章  基於效益的多機器人避碰協調策略
  5.1  引言
  5.2  拍賣與線性規劃相結合的探索任務分配策略
    5.2.1  基於緦}生規劃的機器人探索任務分配策略
    5.2.2  示例說明
  5.3  基於效益的多機器人避碰協調策略
  5.4  .模擬示例及結果分析
  5.5  本章小結
第6章  基於改進RRT的多機器人探索演算法
  6.1  基於ROS的RRT多機器人探索平台搭建
    6.1.1  機器人探索平台技術框架
    6.1.2  多機器人邊界探索模塊
    6.1.3  多機器人邊界探索平台可行性實驗
  6.2  基於動態步長機制的局部邊界探索演算法
    6.2.1  基於RRT演算法的局部邊界探索演算法
    6.2.2  基於動態步長的RRT局部探索演算法設計
    6.2.3  基於動態步長的RRT局部邊界探索演算法模擬實驗
  6.3  基於改進人工魚群的RRT全局邊界探索演算法
    6.3.1  RRT全局邊界探索演算法

    6.3.2  人工魚群演算法優化策略
    6.3.3  改進人工魚群優化的RRT全局邊界探索演算法流程
    6.3.4  基於改進人工魚群的全局邊界探索模塊模擬實驗
  6.4  本章小結
第7章  改進的A*和DWA融合的全局路徑規劃
  7.1  A演算法的改進
    7.1.1  距離表示
    7.1.2  A*演算法搜索流程
    7.1.3  改進A*演算法
    7.1.4  綜合改進演算法模擬對比實驗
  7.2  融合改進A*和DWA演算法
    7.2.1  動態窗口法
    7.2.2  融合改進A與DWA演算法
    7.2.3  自適應權重係數實驗分析
    7.2.4  動態障礙物下的模擬實驗
  7.3  基於ROS的改進A*和DWA融合演算法的實驗
  7.4  本章小結
參考文獻

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