小车自动避障及路径规划
车辆自主避障算法
车辆自主避障算法引言车辆自主避障算法是指通过计算机算法和传感器技术，使车辆具备识别障碍物并自动避开的能力。
该算法在现代智能交通系统和自动驾驶技术中扮演着重要角色。
本文将全面、详细、完整地探讨车辆自主避障算法的原理、应用以及未来发展方向。
原理1. 传感器数据采集车辆自主避障算法依赖于传感器数据的准确采集。
常用的传感器包括激光雷达(Lidar)、摄像头、超声波传感器等。
激光雷达可以提供精准的距离和位置信息，摄像头可以获取图像数据，超声波传感器可以测量距离。
2. 障碍物识别通过分析传感器数据，算法可以识别出障碍物的位置、大小和形状。
常用的障碍物识别算法包括基于深度学习的目标检测算法和特征提取算法。
3. 路径规划一旦识别出障碍物，算法需要确定车辆的最佳路径以避开障碍物。
常用的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法和最小耗散算法。
4. 控制与执行最后，算法需要将路径规划结果转化为车辆的控制指令。
这些指令可以是油门、刹车和转向角度等。
应用车辆自主避障算法在许多领域都有广泛应用。
1. 自动驾驶汽车自动驾驶汽车是车辆自主避障算法的重要应用之一。
通过将该算法与其他感知、定位和决策算法相结合，车辆可以根据周围环境自主规划行驶路线并避开障碍物。
2. 物流和仓储机器人物流和仓储机器人也需要具备自主避障能力，以有效地处理货物并避免碰撞。
车辆自主避障算法可以使机器人智能地规避障碍物，提高工作效率和安全性。
3. 农业机器人农业机器人可以利用车辆自主避障算法在农田中自主行驶，避开障碍物并完成播种、浇水等任务。
这为农业生产带来了更高的自动化水平和生产效率。
发展趋势1. 深度学习的应用随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习与车辆自主避障算法相结合。
深度学习可以提取传感器数据中的高级特征，从而提升障碍物识别的准确性和效率。
2. 多传感器融合为了提高避障的可靠性，研究人员正在研究如何将多种传感器的数据融合起来。
通过综合使用激光雷达、摄像头和超声波传感器等多种传感器，可以得到更全面、准确的环境感知信息。
智能避障小车报告
智能避障小车报告智能避障小车报告一、引言智能避障小车是一种具有自主导航和避障功能的智能机器人，它利用传感器和算法来感知周围环境并做出相应的动作，以避免与障碍物发生碰撞。
本报告旨在对智能避障小车的设计原理、工作原理以及应用领域进行介绍和分析。
二、设计原理智能避障小车的设计原理包括感知系统、决策系统和执行系统三个部分。
1. 感知系统：感知系统主要负责获取环境信息，常用的感知器件包括超声波传感器、红外线传感器、摄像头等。
超声波传感器可以测量小车与障碍物之间的距离，红外线传感器可以检测障碍物的存在与否，摄像头可以获取环境图像。
2. 决策系统：决策系统根据感知系统获取的信息，通过算法进行分析和处理，决定小车的行动。
常用的算法包括避障算法、路径规划算法等。
避障算法通常基于感知数据计算出避障方向和速度，路径规划算法则是根据目标位置和环境地图计算出最优路径。
3. 执行系统：执行系统根据决策系统的指令控制小车的运动，包括驱动电机、舵机等部件。
驱动电机控制小车的前进、后退和转向，舵机控制车头的转动。
三、工作原理智能避障小车的工作原理如下：1. 感知环境：小车利用传感器获取环境信息，例如超声波传感器测量距离，红外线传感器检测障碍物，摄像头获取图像。
2. 数据处理：小车的决策系统对感知到的数据进行处理和分析，计算出避障方向和速度，或者根据目标位置和环境地图计算出最优路径。
3. 控制执行：决策系统根据计算结果发出指令，控制执行系统驱动电机和舵机，控制小车的运动。
如果遇到障碍物，小车会自动避开，如果目标位置发生变化，小车会自动调整路径。
四、应用领域智能避障小车在许多领域都有广泛的应用。
1. 家庭服务机器人：智能避障小车可以在家庭环境中执行一些简单的任务，如送餐、打扫卫生等。
2. 仓储物流：智能避障小车可以在仓库中自主导航，收集和组织货物，减少人力成本和提高效率。
3. 自动驾驶汽车：智能避障小车的避障和导航算法可以应用于自动驾驶汽车，提高安全性和稳定性。
智能驾驶中的车辆避障与路径规划算法研究
智能驾驶中的车辆避障与路径规划算法研究智能驾驶技术正日益成为汽车行业的热门话题，其中车辆避障与路径规划算法是智能驾驶系统中至关重要的一环。
本文将对智能驾驶中车辆避障与路径规划算法的研究进行探讨，并提出一种可行的解决方案。
一、背景随着计算机技术的快速发展，智能驾驶系统的研究和应用越来越受到广泛关注。
在实现真正意义上的智能驾驶之前，我们需要解决许多技术难题，包括车辆避障与路径规划算法。
车辆避障是智能驾驶系统必须解决的关键问题，它涉及到实时感知周围环境、决策和控制等方面的技术。
二、车辆避障算法的研究在车辆避障算法的研究中，我们需要考虑几个关键因素：环境感知、障碍物识别、路径规划和避障决策。
1. 环境感知环境感知是车辆避障算法的第一步，它通过使用各种传感器（如激光雷达、摄像头和超声波传感器）来获取周围环境的信息。
传感器可以检测到车辆周围的障碍物，包括其他车辆、行人、建筑物等。
然后，感知算法将传感器数据进行分析和处理，以获得精确的障碍物位置和形状信息。
2. 障碍物识别障碍物识别是车辆避障算法的关键任务之一，它的目标是将环境感知得到的数据转化为可识别的障碍物类型。
根据障碍物的类型和属性，车辆可以采取不同的避障策略。
常用的障碍物识别方法包括图像处理和机器学习技术，如卷积神经网络（CNN）和支持向量机（SVM）等。
3. 路径规划路径规划是车辆避障算法的核心部分，它的目标是确定车辆如何从当前位置到达目标位置。
路径规划算法需要考虑到避开障碍物的安全性、效率和平滑性等方面的因素。
常用的路径规划算法包括A*算法、Dijkstra算法和遗传算法等。
4. 避障决策避障决策是车辆避障算法的最终步骤，它根据路径规划算法得到的路径和障碍物信息，决定车辆如何避开障碍物。
避障决策可能涉及到车辆速度的调整、方向盘角度的变化和刹车等动作。
常用的避障决策方法包括基于规则的方法和基于学习的方法。
三、路径规划算法的研究路径规划算法是智能驾驶系统中的重要环节，它旨在找到合适的路径以达到目标位置，并考虑到各种约束条件，如车辆速度、道路规则和交通情况等。
智能小车避障算法和速度调节算法研究
智能小车避障算法和速度调节算法研究智能小车避障算法和速度调节算法是自动驾驶领域研究的重要方向，本文将对这两个算法进行研究和分析。
智能小车避障算法主要用于小车自主避开障碍物，确保行驶的安全性，而速度调节算法则是为了合理地控制小车的速度，使其能够在不同场景下平稳行驶。
首先，我们来研究智能小车避障算法。
避障算法的目标是使小车能够及时发现障碍物并及时采取措施进行规避。
一个常用的避障算法是基于传感器的障碍物检测与路径规划。
传感器可以包括红外线传感器、超声波传感器、激光雷达等，通过检测周围环境的物体位置和距离信息，并结合雷达的扫描数据来确定障碍物的位置和形状，从而进行路径规划。
在算法实现方面，可以使用机器学习方法，如神经网络或决策树等，通过训练模型来预测障碍物的位置和形状。
同时，还可以使用图像处理技术，如边缘检测、目标识别等，对图像进行分析和处理，从而识别障碍物。
其次，是速度调节算法的研究。
速度调节算法的目标是根据当前环境和道路条件，合理地控制小车的速度，以实现平稳行驶和避免碰撞。
首先，需要获取控制小车速度的参数，如制动和加速系数等，并结合当前的道路状态和交通情况，通过计算得到适当的速度。
在实现算法时，可以采用PID控制算法，通过对当前速度、目标速度和误差的计算，来调整小车的加速度和制动力度，从而实现速度的控制。
此外，还可以根据实时感知到的道路状况和交通情况，结合相应的控制策略，例如刹车或加速减速过程中的平滑转换等，来调节小车的速度。
综上所述，智能小车避障算法和速度调节算法是实现自动驾驶的关键技术之一、正确选择和实施这两个算法，不仅可以提高小车的安全性和稳定性，还能够使其在不同场景下具备较好的驾驶性能。
未来，随着自动驾驶技术的发展，我们对这两个算法的研究将会更加深入，以实现更高水平的自动驾驶技术。
避障路径规划的算法研究
避障路径规划的算法研究避障路径规划是在机器人、无人驾驶等领域中非常重要的技术，用于避免机器人或车辆在运动过程中遇到障碍物。
随着科技的不断发展，避障路径规划算法的研究也越来越受到。
本文旨在探讨避障路径规划算法的研究现状、方法及其优缺点，展望未来的研究方向，并对其进行详细综述。
避障路径规划算法的研究始于20世纪80年代，随着计算机技术和机器人技术的不断发展，越来越多的学者投入到该领域的研究中。
目前，国内外的研究现状主要包括以下几种方法：基于几何的方法：该方法利用几何学的原理，通过计算机器人与障碍物之间的距离和角度来确定避障路径。
代表性的算法有欧几里得距离算法和可视图法。
基于搜索的方法：该方法通过搜索算法来寻找机器人从起始点到目标点的最优路径，同时避免障碍物。
代表性的算法有A*算法、Dijkstra 算法和Bellman-Ford算法等。
基于概率的方法：该方法通过概率论的原理，建立机器人与障碍物之间的概率模型，从而确定避障路径。
代表性的算法有粒子群算法和遗传算法等。
本文采用基于搜索的方法研究避障路径规划算法，具体实现过程如下：建立机器人运动的数学模型，包括机器人的运动学参数、动力学参数和环境参数等；利用A*算法搜索出机器人从起始点到目标点的最优路径；在搜索过程中，将障碍物作为约束条件加入到搜索过程中，避免机器人与障碍物碰撞；研究结果通过实验验证，本文所研究的避障路径规划算法可以在不同的场景下有效地避开障碍物，找到最优的路径。
同时，该算法具有较低的时间复杂度，可以在实时性要求较高的场景下应用。
然而，该算法仍存在一些局限性，例如在复杂环境下搜索效率有待进一步提高。
本文对避障路径规划算法进行了详细综述，并提出了基于搜索的避障路径规划算法。
通过实验验证，该算法可以有效地避开障碍物，并在不同的场景下找到最优路径。
然而，该算法仍存在一些局限性，未来研究可以以下几个方面：复杂环境下的避障路径规划：针对复杂环境下的避障路径规划，可以研究更为高效的搜索算法，提高算法的搜索效率和鲁棒性；多机器人协同避障：针对多机器人协同运动时的避障问题，可以研究多机器人之间的协调与协作机制，实现多机器人的协同避障；动态环境下避障路径规划：针对动态环境下的避障路径规划，可以研究环境模型的动态更新与预测方法，以适应环境的变化；混合智能避障路径规划：将传统方法与智能方法相结合，利用混合智能优化算法进行避障路径规划，提高算法的性能与适应性。
自动避障小车课程设计
自动避障小车课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握自动避障小车的基本原理，理解传感器的工作机制。
2. 使学生了解程序设计的基本流程，掌握基础的编程指令和逻辑控制。
3. 帮助学生理解自动避障小车在实际生活中的应用，了解相关技术的发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行问题分析，设计简单的自动避障小车程序。
2. 提高学生动手实践能力，学会组装和调试自动避障小车。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够共同完成项目任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识和探索精神。
2. 培养学生面对问题积极思考，勇于克服困难，解决问题的积极态度。
3. 培养学生关注社会热点，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生为初中生，具备一定的物理知识和逻辑思维能力，对科技产品感兴趣，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手实践能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面提升。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍自动避障小车的基本原理，涉及传感器、电机驱动、控制单元等组成部分。
- 结合课本相关章节，讲解编程语言基础，如循环结构、条件判断等。
- 分析自动避障小车在实际应用中的例子，探讨其对社会生活的影响。
2. 实践操作：- 指导学生动手组装自动避障小车，熟悉各部件功能及安装方法。
- 教学编程软件的使用，教授如何编写和调试自动避障小车程序。
- 组织学生进行小组合作，共同完成自动避障小车的制作和调试。
3. 教学大纲：- 第一阶段：自动避障小车原理学习，占课程总进度的30%。
- 第二阶段：编程语言学习，占课程总进度的30%。
- 第三阶段：动手实践，占课程总进度的40%。
无人驾驶小车路径规划与避障技术研究
无人驾驶小车路径规划与避障技术研究随着科技的不断发展，无人驾驶小车正逐渐走进人们的生活。
无人驾驶小车作为人工智能与机器学习的重要应用领域之一，其路径规划与避障技术的研究显得尤为重要。
本文将针对无人驾驶小车的路径规划与避障技术进行深入探讨。
路径规划是无人驾驶小车最关键的技术之一，它在车辆行驶时起着决定性的作用。
路径规划的目标是通过算法确定无人驾驶小车的最佳路线，在考虑各种实际条件和约束的前提下，确保车辆安全、高效地到达目的地。
常见的路径规划算法包括基于图论的Dijkstra算法、A*算法和快速梯度法（Rapidly-exploring Random Tree, RRT）等。
这些算法通过在地图上搜索最短路径或最佳路径，将车辆引导到目标位置。
此外，采用模糊逻辑方法结合遗传算法等技术也可进行路径规划。
避障技术是保证无人驾驶小车安全行驶的核心技术之一。
在车辆行驶过程中，需要实时感知并避免遇到的障碍物。
目前，常用的避障技术主要包括基于传感器的避障和基于视觉的避障。
基于传感器的避障方法主要利用激光雷达、超声波和红外线等传感器，实时获取车辆周围环境的障碍物信息，并根据这些信息进行避障决策。
而基于视觉的避障方法则利用摄像头等视觉传感器，通过图像处理和模式识别等技术，实现对障碍物的检测和识别，并据此进行避障。
除了路径规划和避障技术，无人驾驶小车的定位和地图构建也是实现自主导航的重要环节。
无人驾驶小车需要准确地定位自身位置，并构建精准的地图，以便进行路径规划和实时避障。
常用的定位方法包括激光雷达定位、视觉定位和惯性导航等。
地图构建方面，主要利用激光雷达等传感器获取环境的地图信息，并通过算法对其进行建模和更新。
然而，无人驾驶小车的路径规划与避障技术仍面临一些挑战。
首先是复杂环境下的路径规划与避障。
在复杂的城市环境中，道路交通、行人、建筑物等障碍物错综复杂，使得车辆路径规划和避障更加困难。
其次是实时性要求与计算能力的矛盾。
智能小车的避障及路径规划共3篇
智能小车的避障及路径规划共3篇智能小车的避障及路径规划1智能小车的避障及路径规划在如今的科技时代，人们对自动化技术的需求越来越高。
智能小车作为一种较为常见的自动化技术，一直以来受到人们的关注。
而其中的避障及路径规划技术则是智能小车的核心之一。
所谓智能小车，是指一种具有感知、控制和信息处理能力的机器人小车。
它不仅可以进行自主移动，还可以通过传感器获取周围环境信息，并进行判断和决策，实现避障及路径规划等功能。
下面我们就来详细了解一下智能小车的避障及路径规划技术。
一、避障技术避障技术是智能小车最基本的自主导航功能之一。
它的实现需要借助多种传感器，如超声波传感器、红外传感器、激光雷达等。
这些传感器能够对小车的周围环境进行实时监测，捕捉到环境中所有的物体信息，并将这些信息传递给小车的控制系统。
有了物体信息和控制系统的支持，智能小车就能自主判断和决策，进行避障行动。
具体而言，它可以通过以下方式来实现避障功能：1. 通过超声波传感器探测物品：当小车接近障碍物时，超声波传感器会发出高频声波，然后侦测回响反射距离来确定障碍物的位置和大小。
2. 通过红外传感器检测物品：红外传感器能够监测前方的障碍物，当它检测到物品并且距离过近时，就会向控制系统发送信号，告知小车需要避开当前物品。
3. 通过激光雷达扫描物品：激光雷达可以对物体进行高精度的扫描和测量，判断物体的距离和形状，然后以此来制定小车的避障策略。
综上所述，避障技术是智能小车非常重要的功能之一。
它可以让小车在行驶中避免各种障碍物，保证行驶的安全和稳定性。
二、路径规划技术路径规划是智能小车的另一项核心技术。
它可以通过感知周围环境和收集信息，确定小车前进的最佳道路，实现自主导航的目的。
小车的路径规划技术可以分为静态路径规划和动态路径规划两种方式。
静态路径规划是在预先设定地图的基础上，对路径进行规划。
而动态路径规划则是在小车行驶过程中，不断地检测和采集周围环境的信息，并根据实际情况来制定相应的路径。
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第3章系统总体结构及工作原理该系统主要以超声波测距为基本测距原理，并在相应的硬件和软件的支持下，达到机器人避障的效果。
3.1机器人总体硬件设计3.1.1传感器的分布要求为了全方位检测障物的分布状况，并及时为机器人系统提供全面的数据，可将所需的八个传感器均匀排列在机器人周围，相邻每对传感器互成45度角。
为了避免相互干扰，八个传感器以程序运行周期为周期，进行循环测距。
传感器排列示意图如下：图3.1.1 传感器分布图图3.1.2 硬件设计总体框架图上图为支持机器人运行实用程序的硬件部分的总体设计框架图，由负责相关任务的同学提供。
在超声波信号输入单片机以后，由存储在单片机中的主程序调用避障子程序，根据输入信号执行避障指令，并使相关数据返回主程序，转而提供给电机和LED显示器的驱动程序使用，最后，由电机执行转向指令，结果则显示在LED显示器上。
图3.1.3 软件总体框架图由上图可知，本文作者负责的超声波避障程序为软件总体设计中的子程序部分。
在主程序运行过程中，若调用超声波避障程序，机器人在自行轨迹规划后，将程序处理所得数据送给电机处理成立程序，控制电机动作。
具体的避障程序设计将在第4章进行。
3.2超声波测距原理测距原理：超声波是指频率高于20KHz的机械波。
为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。
完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。
超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。
超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。
[8]超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。
首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离，即：[8]D=ct/2其中D为传感器与障碍物之间的距离，以m计，c为超声波速度，这里以340m/s计，t为超声波从发送到接收的总时间，以s计。
据此原理可以用超声波传感器测得的距离为避障程序提供所需的数据。
[8]第4章轨迹规划算法的实现方案4.1轨迹规划算法的层次化设计根据上述材料分析，可以将机器人轨迹规划算法设计分为基础控制层、行为控制层和坐标计算层，三个层次进行。
4.1.1基础控制层设计基础控制层可定义为基本行为层，这层算法的任务是寻找目标点，并确保机器人可以顺利到达指定目标位。
在确定目的地位置的情况下，为了达到上述目的，计算机必须对机器人的方位进行时实计算。
应用人工势场法原理，可以将目标点设为引力极，牵引机器人运动。
对此动作建立相应的模型，可以使用建立平面坐标作为虚拟势场的方法来给机器人定义方位，将机器人关于目标点的时实偏角作为虚拟引力方向，以确定机器人下一步所需转过的角度，并时实检测，是否已到达目的地，若已到达，则可认为虚拟引力此刻为0，并发出信号控制程序终止运行总体程序。
由此，可确定基础控制层所需的各参数：(1)机器人的时实坐标x, y值，由专门的坐标计算层提供，为了提高精确度，可以采用厘米为单位制。
(2)机器人的速度v，测量后设为定值使用。
(3)周期T，直接设置为定值使用。
(4)偏转角de，可通过机器人与横坐标之间的夹角pe，减去机器人到目标点连线与横坐标的夹角E得到。
(5) 终止信号last 值先置为0，当到达目的地时，将其置为1。
基础控制层程序流程图如下：图4.1.1 基本控制层程序流程图4.1.2行为控制层行为控制层是比基本控制层更复杂，更具有决定权的层次。
它的存在决定了机器人智能避障行为的可行性，是相当重要的算法层。
其主要任务是让机器人根据超声波传感器采集的距离信息判断是否该进行避障行为，且给出避障的转角值，及转向。
这些都以左右综合距离的大小决定，当左边综合距离大于友边综合距离时，可认为左边的斥力值大与右边斥力值，机器人左转，反之，右转。
当前方综合距离小于设定的最小允许接近距离，而左右综合距离又相等时，则需要设置专门的转角，对机器人施行强制性转角动作。
据此，可将各控制变量之间的关系以数学公式的形式列出，并做为“人工势场法”的基本数学模型被运用于程序流程图设计。
设声纳Si 的输出为di ，转角de 和速度v 表示控制层行为的输出，其中de 表示机器人下一步的运动方向，v 表示机器人下一步运动的速度。
那么，基于势场的控制行为可以表示如下 。
de = me L<Mmin ∩R<Mminde = de0 R>=Lde = -de0 L>R上式中的L表示机器人左边障碍物的迫近程度，根据图3.1.1 ：L 为第1号到第3号传感器返回距离值的倒数和；R表示机器人右边障碍物的迫近程度，根据图3.1.1 ：R 为第5号到第7号传感器返回距离值的倒数和。
Mmin为障碍物的最小迫近程度值，相当于第L组(或第R组)超声波传感器最大探索范围的倒数和。
当左右迫近程度的值都小于最小迫近程度值时，可简单认为机器人周围无障碍物，机器人按基础控制层执行程序，其中的me表示机器人要到达目的地需要转过的角度。
de0表示机器人执行行为控制层程序时，所需转动的角度大小，一般可设为定值。
以上述方案为基础，为了提高机器人的避障能力，还可对设置机器人的前方迫近程度值,因为机器人的反转是以转角180度来实现的，而非后退，所以，后方迫近程度值暂时无需设置。
de = de0 F>MmaxF表示机器人前方距离值障碍物的迫近程度，根据图3.1.1：F 为第4号传感器返回距离值的倒数，Mmax就是用于判断障碍物是否已经离机器人很近，假设机器人的最大速度为v，每两步之间的时间间隔为t，那么，为了确保机器人不会与障碍物碰撞，Mmax可以表示为速度v和间隔时间t乘积的倒数。
当F值大于Mmax值时，表示前方距离障碍物很近了，需要进行避障处理了。
行为控制层程序流程图如下：图4.1.2 行为控制层程序流程图4.1.3坐标计算层设计坐标计算层的设计方案，主要可采用虚拟坐标技术，它能形象地定义机器人相对障碍物及目标点的具体位置，确保机器人及时避障，并顺利到达目标点。
在机器人初始坐标明确的条件下，机器人坐标可根据上述两层程序提供的数据算得。
设程序循环间隔的周期为T，那么，在间隔周期T时间内，机器人行走的距离P为速度v与T的乘积。
又设机器人正方向与平面坐标横轴正方向的夹角为pe ，其初始值确定，转动值为上述两层提供的角度de ，那么本周期的pe值为上个周期的pe值与转角de的差。
由此，可分别计算机器人本周期内横、纵坐标的变化值 X , Y。
X = P * cos ( pe )Y = P * sin ( pe )因此，本周期的横、纵坐标 x , y 值可由上个周期的坐标减去变化值得到。
而本周期的坐标值在行为控制层允许的情况下，将被代入基本行为层，检测是否到达目的地。
坐标计算层程序流程图如下：图4.1.3 坐标计算层程序流程图上述三层算法，相互制约，相互联系，组成了整个系统的基本算法。
每次循环执行程序时，都是由行为控制层入口，通过对迫近程度值大小的判断，选择是否中断行为控制层，转而执行基础控制层。
最后执行坐标计算层，并把所得数据提供传给程序循环的下一周期使用。
依据上述各算法层之间的关系，可以组合出轨迹规划子程序的总体程序流程图，如下图所示：图4.1.4 轨迹规划子程序总体程序流程图4.2机器人系统及环境的软件化硬件及环境的软件化技术是一种脱离硬件及实际环境对程序进行检测、仿真的编程技术，也是对机器人轨迹进行规划的过程中必不可少的一种技术。
它将避障程序运行必需的硬件功能及环境影响，用拥有同样功效的程序表达出来，以检测避障程序正确与否。
1.以下便是支持避障程序运行必需的各项硬件功能：(1)测量8个超声波传感器与障碍物之间的距离。
(2)系统停止调用避障子程序的功能。
(3)机器人运行轨迹的可视化功能。
2.以下可视为环境对程序的影响：(1)机器人运行前，设置障碍物的大小及坐标。
根据上述原理和各项需要模拟的功能，可以使用数学建模的方法进行软件化编程。
首先，需要对上述逻辑化步骤进行排序。
因为机器人行为是一种仿人的行为，因此，可将上述功能及影响对应相关的“神经传导过程”进行排序，并在排序后设计相应的系统程序流程图。
排序及功能对应的图形如下：图4.2.1 神经传导模型排序图图 4.2.1中的“神经传递功能”相当于数据输入功能，而“行为决策功能”相当于偏角计算及算法层次选择的功能，“行为动作功能”则对应机器人下步坐标的确立过程。
“神经反射功能”的任务则是输出必要数据，并判断是否应该结束循环。
由这些功能组成模块，正是机器人轨迹规划子程序部分。
图4.2.2 系统程序流程图4.3超声波传感器测距功能的模拟根据图 4.2.2给出的系统程序流程，可知，在机器人系统及环境的软件化过程中，传感器测距功能的模拟最为繁杂。
主要的解决思路是建立适当的数学模型，通过对模型的具体分析，运用几何学知识计算超声波传感器与障碍物之间的距离值。
为了方便计算，可用微分学将障碍物设为由多个已知坐标和半径的圆组成的任意形状。
而传感器到障碍物之间的距离可参考以下几何建模的方法计算得出：图4.3 机器人测距功能数学模型图根据上图分析可设机器人半径为r ，障碍物半径为R 。
实线M就是需要求取的障碍物与第i号传感器之间的距离。
点划线A是机器人中心与障碍物圆心的连线，它与X正方向的夹角记为Ze 。
第i号传感器与第4号传感器之间的夹角记为Ke ，在图上反映为实线M与第4号传感器之间的夹角。
因为机器人圆心坐标(x ,y)可由避障子程序求得，而障碍物圆心(a ,b)又是已知值，因此，可用C语言表示出Ze值。
Ze=atan2((b-y),(a-x));根据图3.1.1可知相邻两个超声波传感器的夹角为45度，那么，Xe的值可分为两种情况，分别求取：当i < 4时，第i号传感器在第4号传感器左边。
Xe = Ze-pe-(4-i)*45;当i >= 4时，第i号传感器在第4号传感器右边。
Xe = pe-Ze-(i-4)*45;已知Xe值后，通过正余弦公式便可求得机器人与障碍物之间的距离M 。
其C程序表达式如下：N=A*sin(Xe);M = abs(A*cos(Xe))-sqrt(R*R-N*N)-r;4.4避障子程序与实用主程序的衔接组合将 4.1中提及的三层算法整理到一起就可以组装成实现避障行为的子程序。
将该子程序代替图3.1.3的总体软件框架中的“运行超声波避障”部分，就可构成实用程序的流程图了。
图4.4 避障机器人运行实用程序流程图4.5难点程序化优化处理在对程序详细设计的过程中，难免遇到一些难以表达，或表达不到位的地方，比如角度换算问题、障碍物放置个数问题以及虚拟超声波的穿透测距问题。