1. 研究目的与意义（文献综述）

经过半个多世纪的发展，机器人从帮助人类完成大量繁重的工作到进入居家服务，变得越来越智能，其运用的领域也从传统的制造业拓展到了原子能、太空及医疗等领域。在机器人的迅猛发展中，移动机器人发挥了很大的作用。

和传统的工业机器人相比，移动机器人的优点是能够很方便地在工作空间移动，这极大地提高了工作效率，能够胜任很多传统工业机器人无法完成的工作，从而降低生产成本。若要在未知环境中安全地移动，必须满足以下两个条件：（1）对外部环境及自身状态的感知；（2）根据感知到的信息，机器人能够做出正确的决策，安全快速地到达目的地。针对第一个条件的技术是地图构建和定位，也就是slam（simultaneous localization and mapping），也是机器人研究的一个热点领域。针对第二个条件的技术是路径规划。这两个技术是机器人控制技术研究的重要基础，也是国内外的热门研究主题。近年，我国资助了多项机器人路径规划及导航类课题，包括一项重大课题。目前已经开发出了多种路径规划算法，但是在动态环境中的路径规划依然存在实时性、来回震荡、及锁死等问题。除此之外，研究成果的共享度不够，导致许多不必要的重复性工作，这也对移动机器人的发展产生了限制。ros的诞生完美地解决了这一问题，它的目标就是提高代码复用率和提供统一的硬件资源管理，创建一个适用于所有机器人的框架，简化科研人员工作。

国外关于移动机器人的研究起步较早，起始于60年代末斯坦福研究院的shakey项目。70年代末期，计算机和传感器的发展推动了移动机器人的研究。进入新世纪，移动机器人的研究迈上了新台阶。2005上市的patrobot机器人能够在复杂环境中进行定位并且准确地规划路径，电量不足时还能自行找到充电站充电，目前已经运用在医院、酒店等领域。2012年，kiva的机器人仓储业务被亚马逊以7.75亿美元收购，kiva机器人呈正方形，通过地面上的二维码进行定位和导航，顶部有一个圆盘，能够运送重达340千克的货物。相比以前，kiva的仓管系统能够提高50%的库存能力。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的基本内容是路径规划，这是机器人研究领域的重要分支，是机器人导航技术的重要任务之一，其目标是控制机器人运动到目标点，且在运动中不和障碍物发生碰撞。

本次课题的目标是在基于ros的移动机器人平台上，设计并验证一种路径规划算法，使机器人在沿着全局路径行走时，对动态障碍物也有很好的避障效果。

路径规划可以分为全局路径规划和局部路径规划，其中全局路径规划适用于已知环境，局部路径规划适用于环境信息未知或部分未知的情况。本课题中对全局路径规划拟采用改进蚁群算法，这是一个仿生算法，是人们根据蚂蚁觅食现象启发而产生的算法。蚂蚁觅食时会在路径上留下一定浓度的信息素，信息素会随着时间挥发，而蚂蚁在觅食时会根据信息素浓度选择路径，浓度越高，该路径被选择的可能性越大，随着时间推移，较短路径由于被遍历的次数较多而留下的信息素更浓，在下次被选择的概率更大，将留更多的信息素。通过反复迭代，最终将发现最短路径，从而实现设计目的。对于局部路径规划，我采用的是人工势场法，这是由khatib提出的一种虚拟力法，它的基本思想是把机器人的运动看成质点在虚拟力场中的运动，其中的障碍物会对机器人产生一种排斥力，而目标地则会对机器人产生吸引力，机器人在两种力合力的牵引下运动，避开障碍物到达目的地。

3. 研究计划与安排

2.27--3.20搜集查阅国内外的ros和路径规划理论研究的文献资料，据此撰写文献综述；构建基本框架，撰写完成开题报告。

3.21--4.20 根据调研结果进行算法设计，并完成中期答辩。

4.21--5.20 完成论文初稿，并交与导师查阅。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] castillo o,neyoy h,soria j. dynamic fuzzy logic parameter tuning for aco and its application in the fuzzy logic control of an autonomous mobile robot[j]. international journal of advanced robotic systems,2013,383:1-10

[2] chen x,kong y y,fang x,et al.a fast two-stage aco algorithm for robotic path planning[j].neural computing and applications,2013,22(2):313-319

[3] huang h. so pc-based parallel aco algorithm and its application to optimal motion controller design for intelligent omnidirectional mobile rob[j]. ieee transactions on industrial informatics ,2013,9( 4) :1828-1835