考虑几何约束的AUV回收路径规划

摘要：

结合3次B样条的曲率连续特性和遗传算法的全局搜索特性，提出了一种适合欠驱动AUV（自治水下机器人）的回收路径规划方法。算法给出连接始末位置的光滑3维路径，适用于AUV回收的归航阶段，能够保证AUV以合适的姿态进行后续的导引对接。首先，分析了AUV的欠驱动特性带来的几何约束问题，包括任务终端约束和运动约束。其次，根据B样条曲线的特性确定通过选取控制点序列来给出3维路径曲线的思路。第一步采用样板的方式确定一部分控制点使曲线满足终端约束条件，第二步将AUV的回转和升沉运动约束写入遗传算法，通过对解空间的启发式自适应搜索确定中间控制点，两部分控制点所决定的曲线满足所有的几何约束条件。最后，针对路径的生成和跟踪，设计了半物理动力学仿真试验，从几何的角度对比AUV航迹和路径。结果显示，路径与AUV的运动能力具有很好的匹配特性，能够保证跟踪结束时AUV的位置和姿态满足导引对接阶段的要求。

关键词：路径规划、欠驱动AUV、水下回收、遗传算法、B样条

分类号：TP242.6(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金项目51279221，51179035；中国博士后科学基金面上资助项目2014M561333．

在线出版日期：2015-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：478-485