保证智能轮椅平滑通过狭窄通道的路径曲率优化算法

摘要：

为了使用户更感舒适，智能轮椅应该能在具有复杂几何约束的室内环境下平滑地通过狭窄通道。本文提出一个基于路径曲率优化的算法以确保智能轮椅平滑地通过狭窄过道。考虑到路径平滑度取决于路径曲率及其变化率，在通过传感器数据计算出狭窄通道相对于轮椅的位置后，算法以贝塞尔曲线的曲率及其变化率最小为优化目标，以轮椅过通道时的方向及贝塞尔多边形应为凸多边形作为约束，规划出一条平滑的最优路径，然后控制轮椅实时跟踪这条路径。上述过程动态循环运行，实现了智能轮椅平滑通过狭窄通道。仿真中将本文算法同基于A*的路径规划导航算法进行了对比，结果表明本文提出的基于曲率优化的算法可以实现比A*算法路径曲率更小且更加平滑的过狭窄通道过程，并且即使在没有全局地图和定位信息情况下，算法也能控制轮椅平滑地通过狭窄过道。实验中详细阐述了算法的实现过程，实验结果也证实了算法的有效性。

关键词：智能轮椅、曲率优化、贝塞尔曲线、过通道

所属期刊栏目：42

分类号：TP2;R49

资助基金：上海市科委扬帆人才计划项目16YF1403700;上海市科委重点项目15411953502,14JC1402200;上海高校青年教师培养资助计划ZZ SD15088资助Supported by Shanghai Sailing Program16YF1403700;Key Project of Science and Technology Commission of Shanghai Mu-nicipality15411953502,14JC1402200;Shanghai Colleges and Universities Young Teachers Training Funding SchemeZZS D15088

在线出版日期：2017-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1874-1885