·758· 智能系统学报 第17卷 务。经过多次测试，机器人导航避障成功率约为 根据其位置调整其航向向右前方行驶(25~29s), 95.3% 从而成功躲避了移动障碍物，31s至47s机器人 10.0 按照自身信息及位置导航至目标点。 7.5 5.0 2.5 0 11s 13s -2.5 -5.0 17s ·合G+G+G+广oG 19 -7.5 0 1000200030004000500060007000 23s 训练步数 25s (a)训练过程中的奖励值 29s 200 35s 150 (a)单机器人动态障碍物避障测试1 100 0 -50 01000200030004000500060007000 训练步数 (b)训练过程中的Q值 图11模型训练 Fig.11 Model training 4.4现实环境实验测试 本节将前述小节中的机器人避障算法模型移 (⑥)单机器人的静态寻路测试轨迹1 植进入基于ROS的移动机器人平台中，并在实验 场地分别进行静态寻路测试和动态障碍物避障测 试，最终得到结果如图12所示，展示了2个导航 过程的行进示意和轨迹图。 在图12(a)和(b)中可以观察到机器人从地图 (©)单机器人的静态寻路测试轨迹2 左侧中间出发向右侧的通道行进，其行进图如图 Is 所示。途中经过3个障碍物，并两次与动态障碍 物相遇，从行进图中可以发现，第1~5s,机器人发 11s 现右前方障碍物，并向着第1个和第2个障碍物 13s 之间的空间前进，第7s出现移动障碍物，机器人 17s 19s 判断形势，在11s向左侧规避，但在13s发现移 23s 动障碍物已经快速达到左侧，因此在13~15s恢复 25s 正常航向，向右前侧出发，并调整姿态，避让第3 29s 31s 个障碍物，此时移动障碍物从右侧出现，并在21s 35s 37s 快速移动到机器人右侧，此时机器人已经经过第 41s 3个障碍物，向左前侧前进(21s),并在23~35s正 43s 常导航直至抵达任务规定目标点。 47s (d单机器人动态障碍物避障测试2 在图12(c)和(d)中机器人从地图右侧中间出 发，向其左前侧的区域前进，途中机器人经过3个 图12单机器人静态测试结果 静态障碍物并与动态障碍物进行一次相遇，图 Fig.12 Single robot static test results 中，1~9s机器人探测到前方的两个障碍物，并选 从图中可以看出，移动机器可以准确完成机 择从二者中间的空间经过，11s开始，动态障碍物 器人控制以及寻路任务，且对于移动障碍物具有 开始出现，19~23s机器人探测到移动障碍物，并 明显的避障及寻路特征，说明训练所得算法在移务。经过多次测试，机器人导航避障成功率约为 95.3%。 0 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 1 000 7 000 训练步数 (b) 训练过程中的 Q 值 Q 值 −50 0 50 100 150 200 QMFPG CA QMFPG Nav QDDPG SN QDDPG 0 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 1 000 7 000 训练步数 (a) 训练过程中的奖励值 奖励值 −5.0 −7.5 −2.5 0 2.5 5.0 7.5 10.0 rMFPG CA rMFPG Nav rDDPG SN rDDPG 图 11 模型训练 Fig. 11 Model training 4.4 现实环境实验测试 本节将前述小节中的机器人避障算法模型移 植进入基于 ROS 的移动机器人平台中，并在实验 场地分别进行静态寻路测试和动态障碍物避障测 试，最终得到结果如图 12 所示，展示了 2 个导航 过程的行进示意和轨迹图。 在图 12(a) 和 (b) 中可以观察到机器人从地图 左侧中间出发向右侧的通道行进，其行进图如图 所示。途中经过 3 个障碍物，并两次与动态障碍 物相遇，从行进图中可以发现，第 1~5 s，机器人发 现右前方障碍物，并向着第 1 个和第 2 个障碍物 之间的空间前进，第 7 s 出现移动障碍物，机器人 判断形势，在 11 s 向左侧规避，但在 13 s 发现移 动障碍物已经快速达到左侧，因此在 13~15 s 恢复 正常航向，向右前侧出发，并调整姿态，避让第 3 个障碍物，此时移动障碍物从右侧出现，并在 21 s 快速移动到机器人右侧，此时机器人已经经过第 3 个障碍物，向左前侧前进（21 s），并在 23~35 s 正 常导航直至抵达任务规定目标点。 在图 12(c) 和 (d) 中机器人从地图右侧中间出 发，向其左前侧的区域前进，途中机器人经过 3 个 静态障碍物并与动态障碍物进行一次相遇，图 中，1~9 s 机器人探测到前方的两个障碍物，并选 择从二者中间的空间经过，11s 开始，动态障碍物 开始出现，19~23 s 机器人探测到移动障碍物，并 根据其位置调整其航向向右前方行驶 (25~29 s)， 从而成功躲避了移动障碍物，31 s 至 47 s 机器人 按照自身信息及位置导航至目标点。 (a) 单机器人动态障碍物避障测试 1 (b) 单机器人的静态寻路测试轨迹 1 (c) 单机器人的静态寻路测试轨迹 2 1s 7s 13s 19s 25s 31s 5s 11s 17s 23s 29s 35s (d) 单机器人动态障碍物避障测试 2 1s 7s 13s 19s 25s 31s 37s 43s 5s 11s 17s 23s 29s 35s 41s 47s 图 12 单机器人静态测试结果 Fig. 12 Single robot static test results 从图中可以看出，移动机器可以准确完成机 器人控制以及寻路任务，且对于移动障碍物具有 明显的避障及寻路特征，说明训练所得算法在移 ·758· 智 能 系 统 学 报 第 17 卷