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移动机器人全局覆盖路径规划算法研究进展与展望

作者：简毅 张月

来源：《计算机应用》2014年第10期

摘要：针对移动机器人全覆盖算法的研究，首先通过势场栅格法、单元分解法、全局与局部转换法等三大方法介绍了单移动机器人各种不同的全覆盖算法，分析了各种不同算法的性能，指出了它们的优缺点，并对每种方法的改进方法进行了探讨分析；另外，针对多机器人协作全覆盖路径规划的研究，探讨了基于单机器人全覆盖路径规划算法和任务分配算法等结合得到的多机器人协作路径规划算法；最后探讨移动机器人全覆盖路径规划算法的研究方向。分析结果表明，对于移动机器人全覆盖算法的研究，可充分利用现有算法的优势互补，或借助多学科交叉的优势，寻找更有效的算法。

关键词：移动机器人；全覆盖算法；势场栅格；单元分解；全局与局部转换 中图分类号：TP242.6文献标志码：A 引言

随着智能化水平的提高，移动机器人领域已成为国内外学者研究的热点。而在移动机器人的研究领域中，全局覆盖路径规划在实际中有很广泛的应用，如地面清洁、战场侦察、排雷、修剪草坪、喷绘机器人等。移动机器人全局覆盖最优路径规划主要解决3个问题：1）移动机器人走遍该区域内除障碍物以外的全部地方；2）在行走过程中避开所有障碍物；3）在遍历过程中要尽量避免重复遍历。目前对于移动机器人领域的研究已有较为成熟的方法应用于移动机器人的定位和路径规划，但是对于这些问题的研究都相对独立。迄今为止，针对移动机器人全覆盖路径规划算法的研究也已有大量研究报道。早期，部分学者针对智能移动机器人导航技术中的定位、点对点的路径规划以及多传感器信息融合作了相当多的现状分析与展望[1-4]，为机器人自主导航指明了研究方向。本文将从规划方式角度将移动机器人全局覆盖路径规划算法分为3个方向：基于势场栅格法、基于单元分解法、基于全局与局部转换法。对移动机器人全覆盖路径规划进行了分析和总结，并对近期研究的热点——多机器人协同工作的研究现状进行了综述，展望了未来关于移动机器人全局覆盖研究的方向。