· · $% 应 用 科 技 第 卷 %$ 照这些规则和所给的事实执行推理过程，求得合理 （负），不失一般性，取各个语言变量的隶属函数的形 的输出 模糊输入接口将明确的输入转换模糊量，并 状为对称的三角形且模糊分割完全是对称的，定义 ! 用模糊集合表示，根据模糊输入得到控制量，控制量 也是模糊量，因此，要求清晰化过程，把模糊控制量 转换为清晰值作为模糊控制器的输出，去模糊输出 接口就是将模糊的计算结果转换为明确的输出 ! 输入 为 个模糊语言名称分别为 ( ! （中）、 （小）、 （大）和 0 / （负大）、 言分别取为 -. （非常大）， （ ! （负小）、 （ 3 的模糊分割图形如图 -0 1. & " ）、 和 12 （正大）， ! 的分 割 图 形 与 42 （非常小）、 . ）的模糊语 （正小） 4. 所示； （ ! % ） " 和 " 相 同，隶 属 度 函 数 见 表 ! 表 $! 图 " 典型的模糊推理系统 可以看到，模糊控制器的建立分为 由图 " 步骤： " ）挑选能够反映系统工作机制的控制输入输 出变量； $ ）定义这些变量的模糊子集； % ）用模糊规则 建立输出集与输入集的关系；对模糊控制器的核心 部分，进行模糊推理及清晰化 ! 路径规划算法的推导 $ $!" 选定模糊控制器的输入输出变量 在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件，也 即是推理的输入条件和输出结果 在移动机器人路 ! ! ，分别表示机器人与障碍物之间的距离和障碍物 ! 相对于目标方向之间的夹角，输入变量如图 所示， $ 控制器的输出为机器人转动的角度 "! 图 $ 模糊控制器的输入关系信息 输入输出变量的模糊语言描述 $!$ 将传感器测取的实际距离范围量化到［ 间内，设定 的论域为［ 入角度 ! 和输出转角 ， " ， $ ， & % 的范围［ ， # ， ( ， ) 到［ +# ， ］ # ， % $ （右）侧 时， ! " ］区间内，论域为［ ! ， ， # " 在全局坐标系中，当目标点位于障碍物左 +"’&, ， & +% +$ +" +# ， ， ， 为 正（负），机 器 人 向 右（左）转 为 正 万方数据 ! ］区 ， ’ & ］，将输 ］量化 ， ’ ， * ， "’&, ， 径规划系统中，选取控制器的输入为距离 和角度 -0 &!& &!& &!& &!& &!& &!& &!& &!( "!& 个 图 % 输入变量 ! 模糊分割图形 # 表 ! ! 隶属度函数表 ! & " $ % # ( ) * ’ -. "!& &!( &!& &!& &!& &!& &!& &!& &!& . &!& &!( "!& &!( &!& &!& &!& &!& &!& / &!& &!& &!& &!( "!& &!( &!& &!& &!& 0 &!& &!& &!& &!& &!& &!( "!& &!( &!& 表 （ " ! " ）隶属度函数表 +# +% +$ +" & " $ % # （ ! " ） 12 "!& &!( &!& &!& &!& &!& &!& &!&&!& 1. &!& &!( "!& &!( &!& &!& &!& &!&&!& 3 &!& &!& &!& &!( "!& &!( &!& &!&&!& 4. &!& &!& &!& &!& &!& &!( "!& &!(&!& 42 &!& &!& &!& &!& &!& &!& &!& &!("!& $!% 建立模糊控制规则 建立模糊控制规则是一个十分关键的问题 确 ! 定模糊控制规则的原则必须保证控制器的输出能够 使系统输出响应的动静态特性达到最佳 避碰的基 本想法是：当目标点位于障碍物的左（右）侧时，则机 器人左（右）转，当障碍物位于机器人正前方很小的 距离时，则默认机器人右转 因为该模糊控制器的输 入有 个，每个输入的模糊分级数都为 ，所以模糊 控制规则数为 条，模糊规则表见表 $( % ，以供推理 ! ( ! $ 使用 ! 

第 期 + 温素芳，等：基于模糊控制器的移动机器人路径规划仿真 · · ,, 表 ! 模糊控制规则表 !" !" !" !# !# !# !# !" !" !# $ $ $ !" !" $ $ $ %# %" %" %# $ $ &# # ’ ( &( %" %" %" %# %# %# )*+ 模糊推理与清晰化 模糊推理是模糊控制器的核心，它是基于模糊 逻辑中的蕴含关系及推理规则来进行的 其中包括 种主要的模糊逻辑运算： , 蕴含运算“ ” 本文 ! * -./ * 运算，合成运算“。”和 -./ 运算采用求交（取小）的方 法；合成运算“ ”采用最大—最小的方法；蕴含运算 ! “ ”采用求交的方法 通过模糊推理得到的是模糊 ! 量，采用重心法将模糊量转换成清晰量，经线性尺度 * 变换为实际的控制量 模糊控制响应表见表 * +* 表 " 模糊控制响应表 0+ 0, 0) 01 2 1 ) , + """""""""""""""""""""" 2 0,*3 0,*4 0,*3 0,*4 0,*3,*4,*3,*4 ,*3 1 0,*4 0,*4 0,*4 0,*4 0,*4,*4,*4,*4 ,*4 ) 0,*3 0,*4 0,*3 0,*4 0,*3,*4,*3,*4 ,*3 , 0)*4 0)*4 0)*4 01*4 01*+2*,)*4)*4 )*4 + 0)*2 0)*2 0)*2 01*2 2*2 1*2)*2)*2 )*2 ）把驱动指令传给模拟机器人，然后计算机器 4 人在执行完驱动指令后的地图坐标； ）重复第 5 ,!4 步，直到机器人到达预定的目标 点 * 该仿真程序是在 &788 环境下开发的，利用 鼠标交互式绘图方式，实时地绘制各种图形来模拟 机器人可能遇到的各种形状的障碍物，并且可以设 定机器人运动的起点和终点位置，进行路径规划的 同时描绘出机器人的运动轨迹 图 + 所示 * 算法的仿真结果如 * 图 + 仿真结果 结束语 + 采用模糊法进行机器人局部路径规划 是基于 * 传感器的实时测量信息，参考人的驾驶经验得到控 制规则，经模糊推理计算模糊控制表，通过查控制表 得到机器人的指令信息 仿真结果证明，机器人在存 在障碍物的环境下能够避开障碍物，从起始点运动 * 4 0)*2 01*2 01*2 01*2 2*2 1*21*21*2 )*2 到目标点，该模糊逻辑控制器是有效的 5 0)*2 01*2 2*2 2*2 2*2 2*22*21*2 )*2 3 0)*2 01*2 2*2 2*2 2*2 2*22*21*2 )*2 6 0)*2 01*2 2*2 2*2 2*2 2*22*21*2 )*2 想，而且计算量小 * 参考文献： 效果比较理 * 路径规划仿真 , 路径规划仿真的一般步骤为： ）建立环境地图，包括障碍物的坐标、尺寸以及 ;<=>*?>@@ABCDEC.FG-..E.HCIBCJEGKLCJCDME. 1 ) , + 机器人的起始点和目标点等信息； ）建立模拟机器人，包括机器人尺寸、移动速度 等一些参数； ）建立模拟传感器，用来感知模拟环境地图，即 得到 和 的值； ! ! ）基于模糊算法设计机器人控制器，通过对传 感器数据分析，得到机器人的驱动指令； 智能控制理论与技术［ ］ 北京：清华大学出版 ’ * ［ ］孙增圻 1 * 社， 1993* ［ ］ "::" ) ， *=C>L.-GCIQ.DKGGEHK.D-./RCJCDS ［ >.N.COK.PELC.BK.DM ： 1330191* ， )22, ， ,3 ］ = ET#AMDKBM ］ "::#*UI>@@A.-PEH-DEC.MAMDKBICLBCJEGKTC.MDL>TDEC. ］ ［ LCJCDM ］ (:R:!V:Q!=*RK-GSDEBKCJMD-TGK-PCE/-.TKICLI-MDBCS *U>DCB-DEC.E.7C.MDL>TDEC. ， （ 1993 930123* ）： = 5 ［ , ［ + ］ ［ JEGKLCJCDM ， 1969 JKL.KDETM = *Q:::VL-.M-TDEC.C.#AMDKBM ， （ 19 113901165* ）： 4 ， ， -./7AS ’- ［责任编辑：李玲珠］ 万方数据 

基于模糊控制器的移动机器人路径规划仿真 作者： 温素芳， 朱齐丹， 张小仿， WEN Su-fang， ZHU Qi-dan， ZHANG Xiao-fang 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 哈尔滨工程大学,自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001 应用科技 APPLIED SCIENCE AND TECHNOLOGY 2005,32(4) 10次 被引用次数： 参考文献(4条) 1.孙增圻 智能控制理论与技术 1997 2.LEE L;WU Ju Fuzzy motion planning of mobile robots in unknow environments[外文期刊] 2003(2) 3.LEE S A fuzzy navigation system for mobile construction robots 1997(06) 4.BERENTEIN J Real-time obstacle avoidance for fast mobile robots 1989(05) 本文读者也读过(10条) 1. 陆桂明.谢启明.韩红玲.LU Gui-ming.XIE Qi-ming.HAN Hong-ling 模糊控制在移动机器人路径规划中的应用研 究[期刊论文]-华北水利水电学院学报2008,29(6) 2. 蔡成涛.朱齐丹.CAI Cheng-tao.ZHU Qi-dan 基于模糊控制器的移动机器人路径规划仿真[期刊论文]-计算机仿 真2008,25(3) 3. 张玉兰.ZHANG Yu-lan 机器人路径规划蚂蚁算法及收敛性分析[期刊论文]-苏州科技学院学报(工程技术版) 2010,23(3) 4. 李彩虹.宋道金 基于控制器行为特性的移动机器人路径规划的模糊控制[期刊论文]-机电工程技术2004,33(5) 5. 王继平.王明海.WANG Ji-ping.WANG Ming-hai 基于虚拟目标点制导的误差分析[期刊论文]-飞行力学 2007,25(4) 6. 张斗南.杨洋.李成祥.姚旗.ZHANG Dou-nan.YANG Yang.LI Cheng-xiang.YAO Qi 基于虚拟目标点的足球机器人 路径规划的研究[期刊论文]-机械设计与研究2006,22(6) 7. 陈波.Chen Bo 基于模糊控制的机器人运动控制研究[期刊论文]-中国水运（学术版）2007,7(1) 8. 包芳.潘永惠.须文波.BAO Fang.PAN Yong-hui.XU Wen-bo 基于神经-模糊控制系统的移动机器人动态路径规划 [期刊论文]-计算机工程与应用2009,45(10) 9. 宋晓静.范宁军.SONG Xiao-jing.FAN Ning-jun 基于几何和模糊控制合成算法的小型移动机器人局部路径规划 [期刊论文]-合肥工业大学学报（自然科学版）2007,30(1) 10. 欧阳正柱.何克忠 基于势场法的智能移动机器人导航控制[期刊论文]-计算机工程与应用2001,37(16) 引证文献(11条) 1.任伟建.王飞.吕微 分层模糊控制的移动机器人路径规划[期刊论文]-科学技术与工程 2010(10) 2.王东尧.郝静如.李启光.庄延锋 液下搅拌移动机器人的智能模糊控制[期刊论文]-北京机械工业学院学报（综合 版） 2006(4) 3.李秀娟.刘伟.黄心伟 基于S12微控制器智能车的软件设计[期刊论文]-苏州大学学报（工科版） 2010(2) 4.李劲松.宋立博.葛志飞.徐兆红.颜国正 基于分层搜索的移动机器人路径优化[期刊论文]-控制工程 2010(2) 5.王挺.麦范金.郑安兵 基于极坐标、栅格和模糊方法的路径规划[期刊论文]-微计算机信息 2008(5) 6.李劲松.宋立博.葛志飞.徐兆红.颜国正 基于分层搜索的移动机器人路径优化[期刊论文]-控制工程 2010(2) 7.李劲松.颜国正.吕恬生.宋立博 一种移动机器人全局路径规划新方法[期刊论文]-机械设计与研究 2009(3) 8.章小兵.宋爱国.唐鸿儒 基于实时滚动亚目标的遥控移动机器人局部路径规划方法[期刊论文]-东南大学学报（自 然科学版） 2006(1) 9.移动机器人避障规划的一种实现方法[期刊论文]-重庆工学院学报（自然科学版） 2009(9) 

10.李鹏.温素芳 基于模糊控制的路径规划算法的实现[期刊论文]-杭州电子科技大学学报 2007(6) 11.李泉溪.巩庆民 移动机器人智能导航系统的研究与设计[期刊论文]-河南理工大学学报（自然科学版） 2008(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yykj200504011.aspx