王仲民，劉開(kāi)緒
天津工程師范學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，天津

大慶師范學(xué)院物理與電氣信息工程學(xué)院，黑龍江大慶

摘　　　要：采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合模糊邏輯控制的方法，研究在動(dòng)態(tài)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人的在線路徑跟蹤與實(shí)時(shí)避障問(wèn)題。針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，依據(jù)點(diǎn)與直線間的距離關(guān)系設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤算法，提出了一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)機(jī)器人在線路徑跟蹤方案，采用改進(jìn)的ＢＰ算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，利用梯度下降法調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值與閾值，使其實(shí)際輸出與期望輸出的誤差總均方差較小。同時(shí)，運(yùn)用模糊邏輯控制，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)避障。仿真實(shí)例證實(shí)了控制方案的有效性，表明了所提出的跟蹤算法與控制方案具有良好的動(dòng)態(tài)路徑跟蹤與實(shí)時(shí)避障能力。

關(guān)　鍵　詞：移動(dòng)機(jī)器人；路徑跟蹤；模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；避障

１　引　言
路徑跟蹤是移動(dòng)機(jī)器人較基本和較重要的問(wèn)題之一，是其完成工作任務(wù)所必須具備的自主行為之一［１］。尤其是在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，移動(dòng)機(jī)器人的路徑跟蹤更是一個(gè)較難解決的問(wèn)題，它要求移動(dòng)機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中盡量不要偏離所指定的路徑，除非遇到運(yùn)動(dòng)的障礙物時(shí)不得不繞開(kāi)行走，但在躲過(guò)障礙物后，移動(dòng)機(jī)器人必須回到原路徑，直至到達(dá)目的地。目前，關(guān)于移動(dòng)機(jī)器人路徑跟蹤的研究成果很多，多數(shù)方法是采用線性反饋控制或非線性反饋控制，不僅需要系統(tǒng)準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)模型，而且設(shè)計(jì)復(fù)雜、魯棒性與實(shí)時(shí)控制效果也不好［２］。基于模糊推理的移動(dòng)機(jī)器人路徑跟蹤方法，雖然不需要建立系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型，但模糊規(guī)則難以面面俱到，且缺乏泛化能力［３］。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論結(jié)合的產(chǎn)物，不但具有廣泛的逼近特性，還可實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的任意非線性映射［４］。因此，本文采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的在線路徑跟蹤，應(yīng)用模糊邏輯控制實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)避障，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所提出的路徑跟蹤算法與控制策略的正確性與有效性。

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