基于差分进化算法的水下机器人路径规划方法开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1目的及意义:

我国作为海洋资源较为丰富的国家,水下机器人在军事、渔业、海底探矿和海洋平台监测等方面得到了越来越多的应用。其因在海洋开发、海底探测等领域的广泛应用前景而受到各国的重视。路径规划是智能水下机器人的关键技术之一,它的任务是在具有障碍物的环境中按照一定的评价标准,如路径最短或者时间最短等来寻找一条从起始点到达目标点的安全、高效的免碰撞运行路径。水下机器人所处的环境是大范围开放的三维空间,它的复杂性增加了规划的难度。同时,机器人自身的形态、位置和运动姿态、求解精度与内存空间之间的矛盾等也都是路径规划 中要考虑的因素。水下机器人路径规划的目的有以下两点: 1) 通过算法找到水下机器人从当前位置移动到目标位置的一条不与水中障碍物发生碰撞最优路径[2]-[3]; 2) 通过算法找到的机器人运动路径要符合机器人拟真运动特性,即考虑水流及其所处三维空间的复杂性等现实情况。考虑到这些因素,本文采用差分进化算法进行该路径的规划,其通过群体内个体之间的相互合作与竞争产生的群体智能来指导优化搜索的方向。该算法的基本思想是:从一个随机产生的初始种群开始,通过把种群中任意两个个体的向量差与第三个个体求和来产生新个体,然后将新个体与当代种群中相应的个体相比较,如果新个体的适应度优于当前个体的适应度,则在下一代中就用新个体取代旧个体,否则仍保存旧个体。通过不断地进化,保留优良个体,淘汰劣质个体,引导搜索向最优解逼近。

该算法在全局、并行搜索过程中具有鲁棒性强,操作原理简单以及寻优性能良好等优点[1],其在多年以前就已经已成功应用于各种领域,如机械工程[5],[6],通信[7]和模式识别[8]已经成为其研究热点。

1.2国内外研究现状

国内对水下机器人的研究起源于上世纪70年代末, 相比于欧美国家和日本处于落后水平, 目前我国比较先进的是“海龙号”深海机器人, 它在前人的基础上解决了脐带缆断裂的问题. 2002 年, 中科院沈阳自动化研究所成功研制出中国第一台能够进行水下作业的水下机器人——“CISTAR”, 随后提出了一种基于水平面模糊避障规划和垂直面模糊避障规划相结合的三维实时避障规划方法。而后来又出现了遗传算法[14]这样的用栅格表示移动机器人的工作环境,采用序号编码和与此编码机制相适应的遗传操作算子.并增加了新的插入算子和删除算子,同时应用了最优保存策略的遗传算法在进化过程中可以并行地对解空间的不同区域进行搜索,可使搜索趋于全局最优解而不会陷于局部极小解,具有算法鲁棒 、灵活等优点。

而在国外研究方面。美国海军1956 年研制出的“开尔夫(CURV)”1号机器人在服役期间曾执行数百次使命,其中包括从海底回收100多枚鱼雷。

您需要先支付 5元 才能查看全部内容!立即支付

该课题毕业论文、开题报告、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找,微信号:bysjorg 、QQ号:3236353895;