移动机器人的路径规划与智能跟踪控制(3)
活动进行规划，并能够按照规划来完成行动。
移动机器人的基础是具有移动功能[12]
，代替人从事危险、恶劣（如辐射、有
毒等）环境下作业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般
机器人有更大的机动性、灵活性。
目前，移动机器人正处于智能化发展阶段，各种先进控制技术和人工智能
不断应用于各领域。例如 1999年， 日本索尼公司推出犬型娱乐机器人爱宝(AIBO)，
2000 年日本本田公司推出了身高 1.3 米的步行机器人“阿西莫”，后来又做出
改进，增加了它的马达和关节，使其能够进行每小时6公里的速度小跑。
2002 年，美国 iRobot 公司推出了智能型吸尘器机器人 Roomba，它能够自
动避开障碍物、根据室内环境自动规划路径，甚至自动驶向插座为自己充电， 2006
年，日本三菱公司开发了商用机器人“若丸”，拥有为主人读书读报、提醒天气
预报等功能，2008 年，美国军方研发了军用机械狗 Bigdog [12]
。Bigdog展示了惊
人的活动能力和适应能力，能够适合山地、雪地、冰面等恶劣环境，即使遇到猛
烈碰撞， 也能自动调整运动姿态。该机械狗能在战场上以 6.5公里/小时的速度，
自主地为士兵运送 40公斤重的弹药、食物和其他物品。Bigdog目前已经使用于
阿富汗反恐战场。 移动机器人根据环境与移动行进方式的差异，研究方向也各有不同。移动
机构有轮式（如四轮式、两轮式、全方向式、履带式）、足式（如 6 足、4 足、
2足）、混合式(用轮子和足)、特殊式(如吸附式、轨道式、蛇式)等类型。
其中轮式移动机器人常用于平坦的路面，履带式移动机器人适用于各种承
压性较弱的软地，足式移动机构适于不规则的路面与洞穴等环境。移动机器人的
控制方式从遥控、监控向自治控制发展，综合应用机器视觉、问题求解、专家系
统等人工智能等技术研制自治型移动机器人。
从太空探索到深海打捞，从工业生产到农业种植，从科技研究到家庭生活，
从医疗卫生到救援消防，从工作到娱乐……移动机器人已经渗透到人们生活的方
方面面。
如何使得机器人能够完成上述工作，就需要对其行动路径与各个自由度下的
活动进行规划，并能够按照规划来完成行动。
这就是智能移动平台的路径规划与跟踪的目的，简而言之，即在具有障碍物
的环境中,按照一定的评价标准,寻找一条从起始状态到目标状态的无碰撞路径，
并使移动平台确实的按照该路径无碰撞安全行进至指定位置。
1.2 移动机器人的路径规划与智能跟踪控制的发展过程及现状
1.2.1 移动机器人路径规划的发展过程及现状
60 年代末期，美国科学家开始研制新的智能移动机器人，目的是研究在复
杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制[9]
。
同时， 美国和苏联为完成月球探测计划，研制并应用了移动机器人， 美国“探
测者”3 号,其操作器在地面的遥控下，完成了在月球上挖沟和执行其他任务，苏
联的“登月者”20 号在无人驾驶的情况下降落在月球表面，操作器在月球表面
钻削岩石，并把土壤和岩石样品装进回收容器并送回地球[9]
。
而机如何使得机器人能够完成上述工作，就需要对其行动路径与各个自由度
下的活动进行规划，并能够按照规划来完成行动。
智能移动机器人的路径规划目的，简而言之，即在具有障碍物的环境中,按