纳米级医学机器人路径规划设计

田 静,张焕梅

(太原工业学院机械工程系，山西 太原 030008)

0 引言

以纳米级医学机器人为研究对象，对其在人体血管内的路径规划进行设计，并用栅格法将三维物理环境进行抽象化处理，结合蚁群算法，制定路径规划方案和使用Matlab软件进行建模实验仿真并针对此方案的参数进行比较优化。

1 路径规划简介

路径规划是运动规划的最主要的研究内容之一[1]。运动规划由路径规划和轨迹规划两部分组成，连接起点位置与终点位置的序列点或曲线被称为路径，这种构成路径的策略称之为路径规划[1]。

简单来说就是机器人从出发点到终点既能绕过障碍物，又用时最短并且走过的路程最短的研究方法[2]。

1.1 路径规划的环境建模

路径优化设计的第一步就是进行环境建模，将复杂的现实三维物理空间抽象简化为二维平面。既降低了路径规划的难度，排除了其他不可控的影响因素，也便于算法编码后被计算机识别。

1.1.1 建模方法的选择

地图环境建模的目的主要是使地图环境信息便于计算机识别，再进行路径规划。一般的环境建模方法有：人工势场法，可视图法，栅格法等。

由于本文采用Matlab软件仿真，为了方便建模以及尽量简化地图方便计算机识别，采用栅格法作为环境建模的方法。

栅格法，即用二进制编码的栅格来表示地图环境，把包含障碍物的栅格标记为障碍栅格，没有障碍物的栅格标记为自由栅格，以此为基础进行路径规划[1]。

如图1所示，黑色栅格表示为障碍物，白色栅格表示为自由空间。……