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什么是人工势能场 APF (artifical potential field)?

APF方法是由Khatib率先提出的，刚开始只是为了解决机械手臂在移动抓取物体的时候，能够不碰到工作台。但是后来人们发现，这个方法在移动机器人上应用也有很好的效果。能产生出非常平滑的运行轨迹。在APF中，机器人的工作环境被转换成一个势量场。所有的障碍物都被视为有最高势能的地方。

如图中，几个凸起的柱状物体就代表障碍物。红色区域表示高势能，蓝色表示低势能。而机器人就好像一个球，从高势能的地方滚向低势能的地方。

图：APF的三维示意图

人工势能场如何应用？

知道了基本概念以后，我们再看看如何创建这个势能场。多数使用库伦定理，就是机器人和它周围物体的势能大小与他们之间的距离的平方成反比。机器人的运动由2个力的合力决定，目标点构成吸引力，障碍物构成排斥力，两者力的矢量合就是推动力。

如何使用合力驱动机器人？

首先，传感器的读数被转化成障碍物的距离以及角度，然后代入斥力场计算公式，获得斥

本文标签： 势能 原理 MATLAB APF

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