一种面向轨迹追踪的移动机器人参考轨迹生成方法 徐湾、 杜思敏、 陈汝鹏、 王玉杰、 刘世杰

《Applied Sciences》：A Trajectory-Tracking-Oriented Reference Trajectory Generation Method for Mobile Robots Wan Xu, Simin Du, Rupeng Chen, Yujie Wang and Shijie Liu

　　

摘要

为了解决传统移动机器人路径规划在几何连续性、运动执行能力和适应性方面的局限性，本研究提出了一种面向轨迹跟踪的参考轨迹生成方法。首先，使用A*算法搜索一条初始的无碰撞路径，并应用关键点稀疏化技术去除冗余节点。然后，利用三次B样条构建几何连续的参考路径。在此基础上，结合差动驱动移动机器人的运动学约束以及路径的局部曲率特性，引入了一个局部可跟踪性指数，并在最大角速度约束下自适应地校正参考速度，以提高轨迹的可执行性和跟踪平滑度。为了解决动态障碍物导致的局部路径失效问题，进一步开发了一种基于碰撞风险触发的局部重规划和轨迹拼接机制，以实现原始轨迹与更新轨迹之间的平滑过渡。仿真和现实世界实验结果表明，所提出的方法可以有效减少路径冗余，提高轨迹的平滑度和可执行性，并在动态环境中实现快速的局部路径更新和稳定的轨迹拼接。