基于两轮差速移动机器人的模型预测控制(mpc)轨迹跟踪(simulnk模型加matlab代码，无联合仿真，横纵向跟踪) ，最新 1.轮式移动机器人(WMR,wheeled mobile robot) 基于两轮差速移动机器人的模型预测控制轨迹跟踪，既可以实现车速的跟踪，又可以实现对路径的跟踪； 2.采用simulnk搭建模型主体，matlab代码搭建MPC控制器，无联合仿真 3.设置了5种轨迹，包括三种车速的圆形轨迹，单车速的直线轨迹，单车速的双移线轨迹，仿真效果如图。 4.包含绘制对比分析图片的代码，可一键绘制轨迹对北比图 5.为了使控制量输出平稳，MPCc控制器采用控制增量建立 6.代码规范，重点部分有注释 7.，有参考lunwen

### 基于ROS的全向移动机器人系统设计与实现 #### 概述 随着人工智能技术、计算机技术、传感器技术和电子信息工程技术的迅速发展，智能机器人技术也在近年来取得了突破性的进展。尤其是在物联网技术的支持下，机器人技术的应用范围进一步扩展，不仅在智能家居、安全防护等领域展现出巨大的潜力，也为机器人技术的未来发展指明了方向。 #### 全向移动机器人系统设计 本文旨在从物联网应用的角度出发，设计并实现一套基于ROS（Robot Operating System）的全向移动机器人控制系统。该系统结合了机器人技术和物联网技术的优势，通过低耦合的分层控制结构实现了两者的有机结合。具体而言，系统架构包括以下三个层面： 1. **应用层**：以物联网服务为核心，主要负责处理来自用户的指令和服务请求。 2. **信息决策与处理层**：以ROS为核心，负责接收应用层的数据和服务请求，并进行决策分析、任务规划等高级处理。 3. **嵌入式底层**：负责实际的机器人运动控制，包括电机驱动、传感器读取等功能。 #### 关键模块与技术 为了实现一个完整的移动机器人系统，需要涵盖感知、定位、认知与决策以及运动控制四大模块。下面分别介绍这些模块的具体内容： 1. **感知模块**：通过多种传感器（如摄像头、激光雷达、超声波传感器等）收集环境信息，为后续处理提供原始数据。 2. **定位与地图构建模块**：利用多传感器信息融合技术实现即时定位与地图构建（SLAM），帮助机器人了解自身位置及周围环境。 3. **认知与决策模块**：通过云计算平台下发控制命令，并获取机器人传感器数据，根据当前位置和目标位置进行路径规划与决策。 4. **运动控制模块**：将决策结果转化为具体的动作指令，通过执行器完成物理动作。 #### 实现细节 - **硬件设计**：选择合适的传感器和执行器，确保系统的稳定性和可靠性。 - **软件设计**：利用ROS框架进行软件开发，实现模块间的通信与协调。 - **算法原理**：采用先进的路径规划算法（如A*算法）、定位算法（如粒子滤波）等。 #### 实验验证 为了验证移动机器人平台的实际性能，进行了多项实验与测试。通过对比不同条件下的运行效果，证明了该平台设计的有效性和实用性。 #### 结论 本文设计并实现了一个基于ROS的全向移动机器人系统，通过物联网技术与机器人技术的融合，成功地实现了移动机器人的智能化控制。这一研究成果对于推动智能机器人技术的发展具有重要意义。未来的研究工作将集中在提高系统的自主性和适应性上，进一步增强其在复杂环境中的应用能力。

在当今科技迅速发展的时代，移动机器人的研究和应用已经成为一个热点领域，尤其是在自动化和智能控制方面。本文提出了使用Matlab和虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术共同开发的移动机器人动态模型。通过Matlab软件强大的数值计算和仿真能力，结合VR技术提供的三维可视化环境，可以有效地模拟移动机器人在路径跟踪和避障中的运动。此外，该模型还提供了一个平台进行远程操控移动机器人的实验，有助于验证模型动态特性的准确性，并对控制和设计移动机器人的优化方法进行研究。 Matlab是MathWorks公司开发的一款高性能数值计算软件，广泛应用于工程计算、数据分析、算法开发等领域。它提供了丰富的工具箱，其中Simulink工具箱在动态系统的建模、仿真和分析中被广泛使用。在机器人动态模型的构建中，Matlab可以快速进行数学建模，建立机器人运动学和动力学方程，并通过其内置函数来求解。 动态建模是研究机器人性能的基础，涉及到机器人的运动学和动力学分析。在运动学分析中，研究机器人的位姿、速度和加速度等参数随时间的变化规律，而不考虑力和力矩的影响。动力学分析则需要考虑机器人的质量、惯性、受力情况等物理属性，以及外部环境对机器人运动的影响。 虚拟现实技术则是一种计算机仿真技术，通过创建和体验虚拟环境，可以使用户有一种身临其境的感觉。在机器人仿真中，VR技术不仅可以提供三维视觉效果，还可以模拟真实世界中机器人的实际运动情况，包括路径规划、避障、导航等。 移动机器人通常指的是能够在地面或其他非固定轨道上自由移动的机器人，如自动导引车（Automated Guided Vehicle，简称AGV）。AGV在工业生产和物流运输领域有着广泛的应用，如在工厂内的物料搬运、仓库货物的自动存取等。AGV的关键技术包括路径规划、自主导航、避障、通信与调度等。 本文提到的模型实验结果显示，通过参数调整虚拟模型能够准确反映真实机器人动态性能，这为机器人设计和控制提供了一种有效的仿真工具。在模型中可以尝试不同的控制策略，如PID（比例-积分-微分）控制方法，来实现对移动机器人的精确实时控制。 PID控制是一种典型的反馈控制算法，通过比例、积分和微分三个环节的线性组合来控制系统的输出，以达到期望的系统性能。在移动机器人的控制中，PID控制可以通过调整比例、积分和微分参数，来优化机器人的跟踪性能和稳定性。 文中还提及了Matlab/Simulink工具箱在控制策略开发中的应用。Simulink提供了可视化的建模环境和丰富的动态系统元件库，用户可以直观地搭建控制系统模型，并进行仿真分析。在Matlab/Simulink中，模型的各个部分可以通过框图的形式直观地表示出来，方便用户理解和调试。 本文所探讨的方法为移动机器人的动态建模和仿真实验提供了一个有效的框架和工具，有利于推动移动机器人技术的发展和应用。通过Matlab和VR技术的结合，不仅可以提高建模和仿真的效率，还可以通过虚拟平台进行各种实验，这对于移动机器人的研究和开发具有重要意义。

CSDN佛怒唐莲上传的视频均有对应的完整代码，皆可运行，亲测可用，适合小白； 1、代码压缩包内容 主函数：main.m； 调用函数：其他m文件；无需运行 运行结果效果图； 2、代码运行版本 Matlab 2019b；若运行有误，根据提示修改；若不会，私信博主； 3、运行操作步骤 步骤一：将所有文件放到Matlab的当前文件夹中； 步骤二：双击打开main.m文件； 步骤三：点击运行，等程序运行完得到结果； 4、仿真咨询 如需其他服务，可私信博主或扫描视频QQ名片； 4.1 博客或资源的完整代码提供 4.2 期刊或参考文献复现 4.3 Matlab程序定制 4.4 科研合作

在本文中，我们将深入探讨如何使用深度Q网络（DQN）算法进行移动机器人的三维路径规划，并通过MATLAB实现这一过程。DQN是强化学习领域的一种强大算法，它结合了深度学习模型的能力来处理复杂的环境状态空间，为智能体如移动机器人提供了高效的学习策略。 一、深度Q网络（DQN）算法 DQN算法是由DeepMind在2015年提出，它解决了传统Q学习算法中Q值估计不稳定的问题。DQN引入了经验回放缓冲区、目标网络和固定Q值更新等关键机制，使得深度神经网络在连续的环境交互中能够更稳定地学习。 1. 经验回放缓冲区：DQN存储过去的经验，以随机采样方式更新网络，减少了连续状态之间的相关性，增加了样本的多样性。 2. 目标网络：DQN使用两个网络，一个用于选择动作（主网络），另一个用于计算目标Q值（目标网络）。定期将主网络的参数复制到目标网络，以减少短期波动。 3. 固定Q值更新：为了避免网络在训练过程中过度估计Q值，DQN在计算目标Q值时使用的是旧的Q网络，而不是当前正在更新的Q网络。 二、移动机器人三维路径规划 在三维环境中，移动机器人的路径规划需要考虑更多的因素，如障碍物、空间限制和动态环境。DQN算法可以有效地解决这些问题，因为它能够处理高维度的状态空间，并通过学习找到最优策略。 1. 状态表示：在MATLAB中，可以将机器人的位置、方向、速度以及环境的三维地图作为状态输入到DQN模型。 2. 动作空间：定义机器人的移动动作，如前进、后退、左转、右转和上升/下降等。 3. 奖励函数：设计合适的奖励函数，以鼓励机器人避开障碍物，到达目标点，同时避免不必要的动作。 三、MATLAB实现 MATLAB提供了丰富的工具箱支持深度学习和强化学习，包括Deep Learning Toolbox和Reinforcement Learning Toolbox。在MATLAB中实现DQN路径规划步骤如下： 1. 定义环境：创建一个模拟三维环境，包括机器人的状态、动作和奖励函数。 2. 构建DQN模型：使用Deep Learning Toolbox构建包含多个隐藏层的神经网络，用于近似Q值函数。 3. 训练过程：设置训练参数，如学习率、批大小、经验回放缓冲区大小等，然后让机器人在环境中与环境交互，通过DQN模型更新策略。 4. 监控与调试：在训练过程中，观察机器人的性能和Q网络的收敛情况，调整参数以优化性能。 5. 测试与评估：训练完成后，用未见过的环境测试机器人的路径规划能力，分析其效果。 总结，DQN算法为移动机器人的三维路径规划提供了一种有效的解决方案，通过MATLAB的工具箱，我们可以方便地实现并调试这个算法。在实际应用中，可能还需要结合其他技术，如蒙特卡洛方法、搜索算法等，以进一步提升路径规划的效率和鲁棒性。

RRTStar（Rapidly-exploring Random Tree Star）是一种路径规划算法，它是RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法的改进版本。RRTStar算法的主要特征在于它能够快速地找出初始路径，并随着采样点的增加，不断地对路径进行优化，直至找到目标点或达到设定的最大循环次数。 RRTStar算法通过在三维空间中构建一棵随机树，并不断扩展树的边界，逐步逼近目标点。算法采用了启发式函数和重新布线策略来提高规划效率和路径质量。启发式函数用于估计当前节点与目标点之间的距离，引导树的扩展方向。而重新布线策略则用于优化树的结构，避免树的过早收敛，形成更平滑的路径。 此外，RRTStar算法是渐进优化的，即随着迭代次数的增加，得出的路径会逐渐优化，但它在有限的时间内无法得出最优路径。这种算法对于解决无人机三维路径规划问题特别有效，能够快速生成可行且平滑的避障路径。总的来说，RRTStar算法通过引入启发式函数和重新布线策略，有效地提升了路径规划的效率和质量，是一种有效的路径规划方法。

RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法是一种基于随机采样的树形路径规划算法，特别适用于机器人、自动驾驶车辆和其他自主系统的运动规划问题。该算法的核心思想是在机器人的可达空间中随机生成采样点，并通过从树的根节点逐步向采样点扩展节点的方式，构建出一个随机树。当某个节点与目标点的距离小于设定的阈值时，即可认为找到了可行路径。RRT算法能够快速生成可行路径，并且可以在运动过程中动态地调整路径以适应环境的变化。RRT算法的特点是能够快速有效地搜索高维空间，通过状态空间的随机采样点，把搜索导向空白区域，从而寻找到一条从起始点到目标点的规划路径。因此，它特别适合解决多自由度机器人在复杂环境和动态环境中的路径规划问题。RRT算法的应用领域非常广泛，包括但不限于机器人路径规划、游戏开发、无人机飞行以及自动驾驶等。在这些领域中，RRT算法都能够帮助系统快速找到可行的路径，实现智能化行动和自主飞行，确保行驶安全，为解决复杂环境中的路径规划问题提供了有效的解决方案。

### 智能移动机器人路径规划及仿真 #### 引言 随着科技的进步，智能移动机器人的研究已经从理论探索走向实际应用阶段。特别是在自主导航、动态避障以及避障时间方面，移动机器人面临着越来越高的要求。对于在复杂且动态变化的环境中运行的地面智能机器人而言，路径规划成为其核心技术之一。因此，研究高效、可靠的路径规划方法具有重要意义。 #### 国内外研究现状 本论文首先对国内外机器人路径规划的研究现状进行了全面回顾，包括各种路径规划方法的特点、优缺点及其应用场景。通过比较分析，可以发现不同方法在解决特定问题时的表现差异，为后续研究提供了参考依据。 #### 移动机器人的建模与路径规划方法 在介绍了国内外研究现状之后，论文详细阐述了几种传统移动机器人建模与路径规划的方法，例如： 1. **图搜索算法**：如A*算法，它是一种启发式搜索算法，在搜索过程中考虑了节点到达目标的估计成本，能够找到最短路径。 2. **潜在场法**：利用吸引场和排斥场来引导机器人运动，实现避障的同时达到目标位置。 3. **遗传算法**：模拟生物进化过程，通过选择、交叉、变异等操作，寻找最优解或近似最优解。 4. **神经网络方法**：利用人工神经网络的学习能力，训练出能够处理路径规划任务的模型。 这些方法各有优势，但也存在局限性，比如局部最优问题、计算效率等。 #### 主要算法介绍 本论文提出了三种创新性的路径规划算法，具体如下： 1. **基于虚拟行走模块和旋转矢量算法的路径规划**：这种方法结合了虚拟行走模块的概念与旋转矢量的思想，能够根据当前状态自动调整机器人的运动方向，从而避开障碍物并到达目标位置。该算法特别适用于需要快速响应变化环境的场景。 - **虚拟行走模块**：将机器人的移动行为抽象成一系列虚拟动作单元，通过调整这些单元的参数（如速度、方向等）来规划路径。 - **旋转矢量算法**：利用矢量运算确定机器人应朝哪个方向移动以避开障碍物，同时确保向目标点靠近。 2. **基于视觉的道路跟踪算法**：通过视觉传感器获取环境信息，识别道路特征，并据此调整机器人的行驶轨迹。这种方法能够有效应对开放环境下的路径跟踪问题，尤其适合于城市道路或野外环境下行驶的机器人。 3. **基于圆弧轨迹的四轮自主车行走模式**：该算法设计了一种基于圆弧轨迹的路径规划方案，适用于四轮驱动的自主车辆。通过精确控制每个车轮的速度和转向角度，使车辆能够沿着预设的圆弧路径行驶，有效避免碰撞并提高行驶效率。 #### 仿真验证 为了验证上述算法的有效性和可行性，作者使用了VC++和OpenGL开发了仿真软件。该仿真软件具备友好的用户界面和丰富的功能，能够模拟不同的环境条件，测试机器人在各种情况下的表现。通过对仿真结果的分析，可以看出这三种算法均能在不同程度上满足路径规划的需求，特别是针对复杂环境下的避障和导航问题。 #### 结论 本论文不仅总结了现有路径规划方法的特点和局限性，还提出了一系列创新性的算法，通过仿真验证了这些算法的有效性。这些研究成果为进一步优化智能移动机器人的路径规划性能提供了有价值的参考。随着技术的不断进步，相信未来智能移动机器人将在更多领域发挥重要作用。

SPENCER多模式人员检测和跟踪框架 在欧盟FP7项目的背景下开发的针对移动机器人的基于ROS的多模式人员和组检测和跟踪框架。 功能一览 多模式检测：在一个通用框架中的多个RGB-D和2D激光检测器。 人员跟踪：基于最近邻居数据关联的高效跟踪器。 社会关系：通过连贯的运动指标估算人与人之间的空间关系。 群体追踪：根据人群的社会关系来检测和追踪人群。 鲁棒性：各种扩展功能（例如IMM，跟踪启动逻辑和高召回检测器输入）都使人员跟踪器即使在非常动态的环境中也能相对鲁棒地工作。 实时：在游戏笔记本电脑上以20-30 Hz的频率运行，跟踪器本身仅需要1个CPU内核的10％。 可扩展和可重用：结构良好的ROS消息类型和明确定义的接口使集成自定义检测和跟踪组件变得容易。 强大的可视化：一系列可重复使用的RViz插件，可通过单击鼠标进行配置，以及用于生成动画（2D）SVG文件的脚本。 评

随着移动机器人应用领域的扩大和工作环境的复杂化，传统路径规划算法因其自身局限性变得难以满足人们的要求。近年来，智能仿生算法因其群集智慧和生物择优特性而被广泛应用于移动机器人路径规划优化中。首先，按照智能仿生算法仿生机制的来源，对应用于路径规划优化中的智能仿生算法进行了分类。然后，按照不同的类别，系统的叙述了各种新型智能仿生算法在路径规划优化中取得的最新研究成果，总结了路径规划优化过程中存在的问题以及解决方案，并对算法在路径规划优化中的性能进行了比较分析。最后对智能仿生算法在路径规划优化中的研究方向进行了探讨。