机器人避障问题数学建模论文(3)

2019-03-29 08:16

?OC?(a?m)2?(b?n)211??22 ?OD?(a2?m)?(b2?n) (16)

?22CD?(a?a)?(b?b)1212??弧长为:

CD???r (17)

5)特别注意

由于障碍物2本身为圆,所以求解其上行走的切点坐标时,应对圆弧半径进行相应改正。将半径r?10改为r?80(80为障碍物本身半径70与障碍物和机器人之间最短距离10之和)。切求解点的坐标时,不能运用求交叉点的方法,需另行计算。

5.1.2求解最短路径

根据前面已证明绘图原则和求解路径长度和起始点坐标的方法,在求得线路O?A,O?B,O?C的最短路径的基础上求得O?A?B?C?O 路径。

1)O?A最短路径

(1)根据所制定的绘制路径的原则,在场景图中,绘制全部的O?A路径,有两条线路1,2,如下图2所示:

?

图6

(2)根据制定的求解路径长度和起始点坐标的方法进行求解,可得出O?A所走 7

路径长度的具体坐标如下表1所示:

表2:O?A路线1

O→T52→A 路线1 起点坐标 终点坐标 圆弧角路线距离 O→A 度 (弧长) 路线1 O→T51 (0,0) (70.5,213.1) 224.4994

(70.5,213.1) (76.6,29.4) 9.051 圆弧1 52°

T51→A (76.6,29.4) (300,300) 237.486

471.03 机器人行走总路程

表3: O?A路线2

O→T54→A 路线1 起点坐标 终点坐标 圆弧角路线距离 O→A 度 (弧长) 路线2 O→T54 (0,0) (232.1,50.2) 237.486

(232.1,50.2) (239.7,57.6) 9.051 圆弧1 52°

T51→A (239.7,57.6) (300,300) 249.799

498.4258 机器人行走总路程

由表2,表3,比较可得出O?A线路1是其最短路径的长度,为471.03

2)O?B最短路径

(1)根据所制定的绘制路径的原则,在场景图中,绘制全部的O?B路径,如下图X所示

图7

8

(2)根据制定的求解路径长度和起始点坐标的方法进行求解,可得出O?B所走路径长度的具体坐标如下表2所示:

表4:O?B线路1

O→T61→T62→ T72→T73→T73→T81→B 路线1 起点坐标 终点坐标 圆弧角度 路线距离 (弧长) O→T61 (0,0) (50.2,301,6) 305.777 (50.2,301.6) (51.7,305.5) 4.239 圆弧1 24° T61→T62 (51.7,305.5) (141.7,440.5) 162.249 (141.7,440.5) (147.9,444.8) 7.776 圆弧2 45° O→B

T62→T72 (147.9,444.8) (220.04,460.2) 75.663

路线1

(230,470) 13.655 圆弧3 (220.04,460.2) 78°

T72→T73 (230,470) (230,530) 60

(230,530) (225.5,538.35) 9.884 圆弧4 57°

T73→T81 (225.5,538.35) (144.5,591.6) 96.95

(144.5,591.6) (140.7,596.3) 6.1473 圆弧5 35°

T81→B (140.7,596.3) (100,700) 111.44

853.77 机器人行走总路程

表5: O?B线路2

O→T51→T63→T73→T81→B 路线1 起点坐标 终点坐标 圆弧角度 路线距离 (弧长) O→T51 (0,0) (70.3,210.05) 224.4992 (70.3,210.05) (76.01,219.03) 8.46 圆弧1 48° T51→T63 (76.01,219.03) (239.02,290.84) 178.11 12.217 圆弧2 (239.02,290.84) (244.98,300.65) 70° O→B

T63→T73 (244.98,300.65) (229.97,530.65) 230.488

路线2

9.94 圆弧3 (229.97,530.65) (225.55,538.41) 57°

T73→T81 (225.55,538.41) (144.51,591.64) 96.95

6.108 圆弧4 (144.51,591.64) (140.69,596.38) 35°

T81→B (140.69,596.38) (100,700) 111.44

878.21 机器人行走总路程

表6: O?B线路3 O→T53→T63→T73→T81→B 路线1 起点坐标 终点坐标 圆弧角度 路线距离 (弧长) O→T53 (0,0) (232.11,50.22) 237.4868 (232.11,50.22) (239.84,59.611) 13.43 圆弧1 77° T51→T63 (239.84,59.611) (244.99,299.79) 240.05 0.87 圆弧2 (244.99,299.79) (244.98,300.65) 5° O→B

T63→T73 (244.98,300.65) (229.97,530.65) 230.488

路线3

9.94 圆弧3 (229.97,530.65) (225.55,538.41) 57°

9

T73→T81 圆弧4 T81→B

(225.55,538.41) (144.51,591.64) (144.51,591.64) (140.69,596.38) (140.69,596.38) (100,700)

机器人行走总路程

35°

96.95 6.108 111.44 946.76

由表4,表5,表6,比较可得O?B的三条路径中,最短的路径为路线1,为853.77

3)O?C最短路径

(1)根据所制定的绘制路径的原则,在场景图中,绘制全部的O?C路径,如下图X所示

图8

(2)根据制定的求解路径长度和起始点坐标的方法进行求解,可得出O?C所走路径长度的具体坐标如下表1所示:

表7:O?C线路1

O→T61→T62→T74→T12→T94→T102→T103→C 路线1 圆弧角度 路线距离 (弧长) O→T61 305.77 4.188 圆弧1 24° T61→T62 162.2698 7.8539 圆弧2 45°

10

O→C 路线1

O→C 路线2

T62→T74 75.66

9.4247 圆弧3 54°

T74→T12 151.32

7.3303 圆弧4 42°

T12→T94 151.327

1.7453 圆弧5 10°

T94→T102 119.16

5.9341 圆弧6 34°

T102→T103 130

13.439 圆弧7 77°

T103→C 94.38

1239.802 机器人行走总路程

O→T52→T32→T2→T114→T113→C

路线1 圆弧角度 路线距离

(弧长)

O→T52 224.49

4.188 圆弧1 51°

T52→T32 341.76

7.8539 圆弧2 10°

T32→T2 169.70

9.4247 圆弧3 34°

T2→T114 170

7.3303 圆弧4 45°

T114→T113 80

1.7453 圆弧5 39°

T113→C 43.5

1059.992 机器人行走总路程 表8:O?C线路3

O→T54→T32→T2→T114→T113→C

路线1 圆弧角度 路线距离

(弧长)

O→T54 237.48

8.552 圆弧1 49°

T54→T32 318.43

8.9011 圆弧2 51°

T32→T2 169.70

9.4247 圆弧3 34°

T2→T114 170

7.3303 圆弧4 45°

T114→T113 80

1.7453 圆弧5 39°

T113→C 43.5

1055.063 机器人行走总路程

11

O→C 路线3


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