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1.進(jìn)化控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
    圖1是基本功能/行為集成的移動機(jī)器人進(jìn)化控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)由進(jìn)化規(guī)劃模塊和基于行為的控制模塊組成。

圖2 進(jìn)化規(guī)劃器結(jié)構(gòu)

    在本系統(tǒng)中,進(jìn)化規(guī)劃器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    離線進(jìn)化算法模塊根據(jù)先驗知識對機(jī)器人運(yùn)動路線做出離線規(guī)劃,機(jī)器人再據(jù)規(guī)劃路線移動,其運(yùn)動姿態(tài)由運(yùn)動規(guī)劃模塊保障。當(dāng)遇到未知障礙時,啟動反射式行為,使機(jī)器人避障。然后啟動在線進(jìn)化規(guī)劃,計算新的路徑,再由運(yùn)動規(guī)劃器保障實施,以保持路徑跟蹤的魯棒性。

    離線與在線進(jìn)化計算的實現(xiàn)形式描述如下:
    編碼方式:機(jī)器人移動路徑由起始節(jié)點至目標(biāo)節(jié)點的線段連接而成,一條路徑描述如圖3所示。

表示節(jié)點的坐標(biāo)值,和駕駛角度控制

其中為當(dāng)前的速度與角速度,分別為當(dāng)前姿態(tài)與參考姿態(tài)偏差,,

圖1 規(guī)劃、行為綜合的進(jìn)化控制體系結(jié)構(gòu)

2.進(jìn)化規(guī)劃器的結(jié)構(gòu)與算法
    系統(tǒng)實現(xiàn)包括邏輯設(shè)計與物理實現(xiàn),邏輯設(shè)計中以進(jìn)化規(guī)劃器與各種反射行為的實現(xiàn)為核心。

圖3 路徑的基因表示

其中,表示節(jié)點是否可行的狀態(tài)。

3.運(yùn)動規(guī)劃算法
    運(yùn)動規(guī)劃器的目的在于給出具體的規(guī)劃路徑之后,如何求得合適的速度控制量,保持路徑跟蹤的魯棒性。系統(tǒng)中采用如下控制模型:

為應(yīng)施加的速度和角度速度值,,,為正常數(shù)。