基于声源定位的移动机器人导航系统

摘要

随着数字信号处理技术和声电技术的不断发展和完善，以及仿人机器人人工智能水平的进步，听觉系统作为人类感官的重要组成部分，已经成为机器人研究领域的重要研究对象。由于声音具有绕过障碍物的特性，在机器人多信息采集系统中，听觉可以与机器人视觉相配合弥补其视觉有限性及不能穿过非透光障碍物的局限性。听觉机器人可以用来险情救灾，以及服务行业。本课题就是内容以移动机器人为基础的听觉系统的研究，并设计实现了一个完整的听觉导航系统。
　　 本文提出了一个基于时间差的移动机器人听觉系统设计方法。根据声音信号的特点和采集技术的基本要求,研究了传声器的选择和信号的预处理，采用可编程计数器阵列对时间差进行捕捉。设计有声音信号放大电路，波形整形电路，声源计算方法及其软件实现。
　　 在此基础上设计了一套声源定位的系统。这套系统的程序设计是完全照C++可复用设计模式来设计，因此它可以很方便的加入到其它应用程序中，并且它的功能扩充也是很方便的。
　　 最后，又和Pioneer3-AT的导航功能结合起来，开发并设计了一套基于声源定位的导航系统，实验表明,该声源导航系统可以使机器对目标声源定位，并快速准确到达目标声源位置。