《智能機(jī)器人路徑規(guī)劃》課件

智能機(jī)器人路徑規(guī)劃歡迎來到《智能機(jī)器人路徑規(guī)劃》課程課程大綱機(jī)器人概述定義、發(fā)展歷史、應(yīng)用領(lǐng)域移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃基本原理、算法介紹、仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用案例與展望案例分享、未來發(fā)展趨勢機(jī)器人概述定義可編程、多功能的機(jī)器，可執(zhí)行各種任務(wù)發(fā)展歷史從早期工業(yè)機(jī)器人到現(xiàn)代智能機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健、服務(wù)業(yè)等機(jī)器人的組成部分傳感器感知環(huán)境信息，例如距離、溫度、光線執(zhí)行器執(zhí)行指令，例如移動(dòng)、抓取、操作控制器處理信息、控制執(zhí)行器，做出決策軟件控制機(jī)器人行為的程序機(jī)器人的分類工業(yè)機(jī)器人用于工業(yè)生產(chǎn)，例如焊接、噴漆、搬運(yùn)服務(wù)機(jī)器人用于服務(wù)行業(yè)，例如家用機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人特種機(jī)器人用于特殊環(huán)境或任務(wù)，例如軍事機(jī)器人、救援機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人簡介能夠自主移動(dòng)的機(jī)器人，也稱為自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)移動(dòng)機(jī)器人的特點(diǎn)自主移動(dòng)無需人工干預(yù)，可根據(jù)環(huán)境信息自主導(dǎo)航靈活性高可適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，例如狹窄空間、障礙物效率提升可提高生產(chǎn)效率，降低人工成本移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域物流倉儲(chǔ)貨物搬運(yùn)、倉庫管理工業(yè)生產(chǎn)物料搬運(yùn)、生產(chǎn)線自動(dòng)化醫(yī)療保健藥品配送、醫(yī)療器械搬運(yùn)服務(wù)行業(yè)餐廳送餐、酒店服務(wù)移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃的重要性路徑規(guī)劃是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的關(guān)鍵，決定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)效率、安全性以及任務(wù)完成度路徑規(guī)劃的基本原理找到一條從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的安全、高效、最優(yōu)的路徑障礙物建模1傳感器數(shù)據(jù)激光雷達(dá)、攝像頭2環(huán)境地圖二維或三維地圖3障礙物模型點(diǎn)、線、面等目標(biāo)點(diǎn)確定確定機(jī)器人需要到達(dá)的最終位置，通常由任務(wù)需求確定代價(jià)函數(shù)設(shè)計(jì)1路徑長度距離越短，代價(jià)越低2時(shí)間成本時(shí)間越短，代價(jià)越低3能量消耗能量消耗越少，代價(jià)越低4安全風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)越高，代價(jià)越高路徑搜索算法根據(jù)代價(jià)函數(shù)和環(huán)境信息，搜索最優(yōu)路徑A*算法啟發(fā)式搜索算法利用啟發(fā)函數(shù)估計(jì)目標(biāo)點(diǎn)距離，加速搜索最優(yōu)路徑保證在可接受的范圍內(nèi)找到最優(yōu)路徑應(yīng)用廣泛適用于各種路徑規(guī)劃問題Dijkstra算法單源最短路徑算法計(jì)算從起點(diǎn)到所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑無啟發(fā)式搜索所有路徑都進(jìn)行遍歷，效率較低適用于靜態(tài)環(huán)境環(huán)境信息不變的情況下使用概率路徑規(guī)劃算法隨機(jī)采樣算法在配置空間中隨機(jī)采樣，找到可行路徑適用于高維空間可解決復(fù)雜環(huán)境下的路徑規(guī)劃問題路徑不一定最優(yōu)可能找到非最優(yōu)路徑，但可行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃算法實(shí)時(shí)路徑調(diào)整環(huán)境變化時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整路徑適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境適用于移動(dòng)障礙物、目標(biāo)點(diǎn)移動(dòng)等情況算法復(fù)雜度高需要實(shí)時(shí)計(jì)算，對(duì)計(jì)算資源要求高路徑平滑優(yōu)化對(duì)搜索到的路徑進(jìn)行平滑處理，使其更平滑、更易于執(zhí)行仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境使用仿真軟件模擬機(jī)器人路徑規(guī)劃過程，驗(yàn)證算法性能仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)境搭建建立模擬環(huán)境，包括障礙物、目標(biāo)點(diǎn)等算法實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)所選路徑規(guī)劃算法數(shù)據(jù)采集記錄路徑長度、執(zhí)行時(shí)間等數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)估算法性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比1路徑長度比較不同算法的路徑長度2執(zhí)行時(shí)間比較不同算法的執(zhí)行時(shí)間3成功率比較不同算法的成功率路徑規(guī)劃算法性能對(duì)比算法路徑長度執(zhí)行時(shí)間成功率A*算法最短較快高Dijkstra算法最短較慢高概率路徑規(guī)劃算法可行較快中等動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃算法可行最快中等算法優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)效率高、成功率高、適應(yīng)性強(qiáng)缺點(diǎn)計(jì)算復(fù)雜度高、對(duì)環(huán)境信息要求高應(yīng)用案例分享未來發(fā)展趨勢人工智能技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，提高路徑規(guī)劃智能化多機(jī)器人協(xié)同多個(gè)機(jī)器人協(xié)同工作，完成更復(fù)雜的任務(wù)人機(jī)交互人機(jī)協(xié)作，提高路徑規(guī)劃