摘 要：水下机器人技术是机器入学中的一个重要分支，广泛应用到水下目标搜索、水下地图构建、水下资源探索等诸多领域。路径规划问题作为水下机器人研究中一个关键的课题，它解决水下机器人如何在环境中找到一条合理的航行路径问题。本文针对水下机器人路径规划问题展开研究，利用人工势场算法实现静态和动态环境中的路径规划，并通过仿真验证证明了所提出理论及方法的有效性。论文主要研究内容包括：首先对水下机器人路径规划的研究现状和发展趋势进行分析；其次，介绍人工势场算法的原理；接下来，通过一系列的仿真实验对所提算法的性能进行研究；最后，对本文进行总结和展望。93290

毕业论文关键词：水下机器人，人工势场，避障，路径规划

Abstract: Underwater vehicle technology is an important branch of the entrance of machine, widely applied to the underwater target searching, underwater map construction, water resources, and many other fields。 The path planning problem as a key topic in the research of underwater robot and how it solve underwater robot in the environment to find a reasonable navigation path problem。 Underwater robot path planning problem, the author of this paper launches the research, using artificial potential field algorithm path planning in static and dynamic environment, and through the simulation prove the validity of the proposed theory and method。 The main research topics include: firstly, the research status and development trends of underwater robot path planning are analyzed。 Secondly, the principle of artificial potential field algorithm is introduced。 Next, the performance of the proposed algorithm is studied through a series of simulation experiments。 Finally, the paper summarizes and prospected the paper。

Key words: underwater vehicle，artificial potential field, obstacle avoidance, path planning

目录

1 引言 4

1。1 水下机器人路径规划技术概述 4

1。2 人工势场路径规划方法 4

1。2。1 人工智能路径规划方法 5

1。2。2 分层次路径规划技术 7

1。2。3 基于数字海图的路径规划方法 7

1。2。4 考虑海流影响的路径规划方法 8

1。3 本文的主要研究工作 8

2 基于人工势场的路径规划技术 10

2。1 引力势场建模 10

2。2 斥力势场建模 11

2。3 空间合成势场 13

2。4 一种新的势场函数设计 13

2。5 局部最小问题研究 14

3 基于人工势场的水下机器人路径规划仿真 16

3。1 二维平面工作区域中的人工势场 16

3。2 静态环境下路径规划仿真 17

3。3 动态环境下路径规划仿真 19

3。4 局部最小点问题的一种解决方法 23

3。5 本章小结 25

4 总结和展望 25

4。1 总结 25

4。2 展望