数学建模论文——机器人避障问题.doc
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- 2019-06-12 发布|
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机器人避障问题
摘要
针对机器人避障问题,本文分别建立了机器人从区域中一点到达另一点的避障的最短路径、最短时间路径的非线性0-1整数规划模型。同时,本文为求带有NP属性的非线性0-1整数规划模型,构建了有效启发式算法,利用MATLAB软件编程,求得了O→A、O→B、O→C、O→A→B→A→C的最短路径,同时得到了O→A的最短时间路径,求得的各类最短路径均是全局最优。
针对区域中一点到达另一点的避障的最短路径问题,首先,本文证明了圆弧位置设定在需要绕过障碍物的顶角上,且圆弧半径为10个单位时,能够使得机器人从区域中一点到达另一点的行进路径最短;其次,本文将最短路径选择问题转化成了最短路径的优选问题,根据避障条件,建立了具有较高普适性的避障最短路径的优化模型。为便于求解,本文巧妙地将此优化模型转化成了以可行路径不与障碍物边界相交、不与圆弧相交为约束条件,以机器人从区域中一点达到另一点避障路径最短为目标的0-1规划模型;再次,本文构建了两种有效的启发式算法,利用MATLAB软件编程求得了O→A、O→B、O→C、O→A→B→A→C的最短路径,最短路径长分别为471.0372、853.7001、1088.1952、2725.1596,其中O-->A的最短路径为(0,0)→(70.5063,213.1405) →(75.975,219.1542)→(300,300),对应圆弧的圆心坐标为(80,210),O→B的最短路径,对应圆弧的圆心坐标:(60,300)、(150,435)、(220、470)、(220,530)、(150,600), O→C经过的圆心:(410,100)、(230,60)、(720,520),(720,600),(500,200), O→A→B→C→O经过的圆心:(410,100),(230,60), (80,210),(220,530),(150,600)