MATLAB实现基于动态窗口法(DWA)的单机器人避障仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了一个基于动态窗口法的机器人自主避障仿真系统，能够在二维复杂环境中模拟机器人实时避障行为。系统支持自定义静态与动态障碍物布局，并通过动态窗口法计算最优运动控制，同时提供实时轨迹可视化功能。

详 情 说 明

基于动态窗口法（DWA）的单机器人避障仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于动态窗口法（Dynamic Window Approach, DWA）的单机器人自主避障仿真系统。系统能够在二维平面环境中，模拟机器人通过实时轨迹规划与优化，在包含静态与动态障碍物的复杂场景中实现安全、高效的移动。通过可视化界面直观展示机器人的运动轨迹和决策过程，并提供量化指标评估避障性能。

功能特性

• 自主避障规划：核心DWA算法根据机器人动力学约束实时生成并评估速度样本，选择最优（线速度，角速度）组合以实现安全避障与目标趋近。
• 复杂环境模拟：支持用户自定义静态障碍物（如墙壁、柱体）和动态障碍物（可设置运动速度与方向）。
• 实时可视化：动态显示机器人位置、朝向、感知范围、规划轨迹及障碍物信息。
• 多传感器模型支持：可配置激光雷达、声纳等多种传感器的探测范围、分辨率及噪声模型。
• 性能评估：系统自动计算并输出关键性能指标，如路径总长度、避障次数、任务完成时间、最小安全距离等。

使用方法

1. 环境配置：在脚本中设置仿真环境参数，包括机器人的初始状态（位置、朝向、速度）、目标点坐标。
2. 障碍物设置：定义障碍物列表，指定每个障碍物的类型（静态/动态）、中心坐标、尺寸及动态障碍物的运动参数。
3. 机器人参数配置：设定机器人的运动能力上限（最大线速度、角速度）及加速度限制、物理半径。
4. 传感器配置：选择并配置传感器的探测范围、角度分辨率及测量噪声特性。
5. 运行仿真：启动主程序，系统将开始仿真并实时显示运动过程。仿真结束后，可在命令行或输出文件中查看详细的运动轨迹数据、决策日志及性能评估报告。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b 或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB 基础环境（无需额外工具箱）

文件说明

主程序文件是系统的核心调度与执行入口，它整合了仿真流程的各个环节。主要作用包括：初始化仿真环境与机器人参数；在整个仿真周期内循环执行传感器数据模拟、感知信息处理、DWA算法规划、机器人状态更新等核心步骤；控制可视化模块的实时渲染与图形输出；记录机器人全过程的轨迹数据与决策信息；并在仿真完成后进行数据分析与性能指标计算，最终生成评估报告。