1、在近10年中,各種科研組織和研究人員對(duì)在軍事、海洋探測(cè)等方面具有非凡潛力的水下環(huán)境研究表現(xiàn)出了極大興趣,其目光已經(jīng)從最初的近海探測(cè)發(fā)展到了現(xiàn)在的1000米以下深海資源開發(fā)。無(wú)人遙控潛器(ROV)作為水下環(huán)境最初的研究載體一直被人們所使用并且得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并且近幾年自主式水下機(jī)器人(AUV)的出現(xiàn)更加豐富了人們的探測(cè)手段。然而,復(fù)雜的水下環(huán)境以及人們對(duì)海洋資源越來(lái)越大的研究興趣對(duì)這些水下機(jī)器人的自主航行能力提出了更高的要求,其中如何使

2、AUV具備自主路徑規(guī)劃能力從而避開障礙物順利運(yùn)行則是如何提高其自主航行能力所面臨的首要問(wèn)題之一。
　　 本文集中討論AUV路徑規(guī)劃任務(wù)問(wèn)題,即探討如何使AUV能夠從當(dāng)前任意位置順利地穿越復(fù)雜環(huán)境而達(dá)到指定目標(biāo)位置。選擇這條路徑的目的是使AUV能夠以最佳的操縱能力并且利用最短、最安全和最少消耗的航程繞過(guò)所有障礙物而到達(dá)指定位置,簡(jiǎn)而言之就是選擇一條使機(jī)器人擁有最少耗時(shí)和最佳效率的最優(yōu)路徑。雖然近幾年許多解決路徑規(guī)劃問(wèn)題的方法已經(jīng)提

3、出,可是它們都具有這樣或者那樣的 限制,使AUV路徑規(guī)劃問(wèn)題始終沒有一個(gè)完善的解決方案。
　　 本文主要針對(duì)AUV的平面路徑規(guī)劃問(wèn)題。首先,為更加快捷地提取環(huán)境變化特征,我們將障礙物簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)平面上的多邊形;接著利用融合了A*搜尋算法的可視圖方法將AUV的工作空間轉(zhuǎn)換為行位空間以便產(chǎn)生一條最短的優(yōu)化路徑,使用這種組合方法的優(yōu)點(diǎn)是它提供了一個(gè)相對(duì)快捷和有效的途徑來(lái)選擇避開障礙物的安全路徑。但是,由此產(chǎn)生的機(jī)器人最短途徑中其連續(xù)位

4、置參數(shù)是參差不齊的,為減少這種位置跳變,本文設(shè)計(jì)了一種針對(duì)AUV的運(yùn)動(dòng)軌跡平滑器(利用數(shù)據(jù)擬合技術(shù)),并詳細(xì)列出了此平滑器的設(shè)計(jì)參數(shù)。最終,本文綜合以上設(shè)計(jì)步驟,提出了一種針對(duì)AUV的最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。
　　 利用本文所提出的路徑規(guī)劃方法可使AUV有效達(dá)到自主航行的設(shè)計(jì)目標(biāo)。為評(píng)定本文路徑規(guī)劃方法的實(shí)際性能,本文利用MATLAB軟件建立多種仿真環(huán)境并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。在仿真實(shí)驗(yàn)中,本文將水下機(jī)器人簡(jiǎn)化為一個(gè)多邊形,而仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果也