引言
移动机器人在工业、物流、医疗等领域的重要性凸显［1］。路径规划是移动机器人核心技术，也是研究领域的重点方向之一。机器人作业的环境非常复杂，自主移动是它完成各种任务的基础，行业里对路径规划算法的要求不断提高。在这种背景下，研究怎样让机器人运行得省电、高效、准点，优化路径规划方案，既有理论价值，又有实际意义［2］。
在矿道、管廊、仓储巷道这种狭窄空间中运行，对移动机器人的能力要求高。传统循迹方式比如磁导航、色带导航，得专门铺路径，成本高且不灵活。而纯视觉的方案容易受光照和灰尘影响。二维激光雷达不会受环境光的干扰，能直接收集环境轮廓，所以在巷道导航里使用得越来越频繁［3］。二维激光雷达一般是用非接触式激光测距，为实现稳定工作和精确定位，主要靠激光发射模块和光学接收模块这两个关键部件来实现［4］。雷达先发射激光，经目标反射后由接收端接收，再测算出距离［5］。
按路径信息的不同，路径规划可以分为全局规划和局部规划。全局路径规划就是机器人在有障碍的环境里，按照一种或几种指标(如路径最短)，找一条从起点到终点、避免碰撞东西的最优路径。传统的全局规划算法有A*、D*、蚁群算法等［6-8］。局部路径规划，就是机器人在环境未知的情况下，仅靠传感器感知周围一小片地方，拿到局部环境信息，然后根据评价指标来避障和规划，找到去目的地的最优或者次优路径［9-10］。
结合巷道实际作业的特点来看，从离散的激光点云数据里准确、稳定地提取巷道中心线比较困难。本文借鉴图像处理里骨架化的概念，先把点云变成二值栅格图，再用Zhang-Suen细化算法提取可通行区域的中轴骨架。这个方法能在保持拓扑连通的情况下得到精确的单像素中线。控制方面采用串级双环PID结构，位置环根据横向误差算出目标航向角，角度环去跟踪该角度，这样能把横向偏差和偏航角波动分开，抑制振荡，让直线循迹更稳。
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作者信息：
许志远,侯浩天,岳斌斌,张亚坤
(黄河交通学院智能制造与电气工程学院,河南焦作454950)
