基于模糊控制的移动机器人动态避碰的研究

摘要

本论文对移动机器人的避碰方法进行了较为系统的研究，主要工作包括：首先对国内外移动机器人路径规划的研究现状，研究方法进行了系统的归纳和总结，分析了其各自的优点和不足之处。根据两轮差速驱动机器人运动学原理对GAIA-2型进行了运动分析，建立了GAIA-2的简化运动学模型。将基于行为控制融合进模糊控制的思想中，设计了一种基于行为的移动机器人模糊逻辑控制方法，以感知-规划-执行的思想实现了移动机器人的避碰。运用Matlab语言进行了四输入两输出模糊控制器的设计，建立起了输入信号和移动机器人速度之间的映射关系。从避障的快速性出发，提出了模糊逻辑的离线计算方法，介绍了模糊控制器的具体实现过程，通过查询控制表得到机器人的指令信息，驱动机器人做各种相应的动作。在VC++环境下，设计了该方法的仿真程序。在Linux开发环境下，把控制策略在GAIA-2自主式移动机器人上进行了实验验证。结果表明，提出的方案是一种移动机器人在未知环境中进行避碰的有效控制技术。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1引言

1.2课题研究的背景及意义

1.2.1课题研究的背景

1.2.2课题研究的意义

1.3移动机器人路径规划问题的表达、分类和特点

1.4移动机器人路径规划的国内外研究现状

1.5本课题研究的主要内容

第2章移动机器人系统概述

2.1车体结构

2.2传感器系统

2.3驱动系统

2.4移动机器人的运动学模型

2.5本章小结

第3章移动机器人模糊控制策略研究

3.1模糊控制系统的概况及理论基础

3.2模糊控制系统的组成

3.2.1模糊化过程

3.2.2知识库

3.2.3模糊推理

3.2.4清晰化

3.3移动机器人模糊控制系统的设计

3.4仿真研究

3.4.1仿真语言MATLAB简介

3.4.2移动机器人模型仿真

3.4.3模糊控制器仿真

3.4.4仿真结果

3.5本章小结

第4章模糊控制算法的实现

4.1模糊控制器的实现方法

4.1.1语言变量及其模糊化

4.1.2模糊控制规则的建立

4.1.3模糊控制算法的实现

4.2论域为离散时模糊控制的离线计算

4.2.1离线模糊计算过程

4.2.2建立模糊控制表

4.3算法实现的VC++仿真

4.4本章小结

第5章实验研究

5.1 LINUX操作系统

5.1.1 Linux操作系统简介

5.1.2 Linux操作系统的特点

5.1.3 Linux操作系统的体系结构简介

5.1.4 Linux用于嵌入式操作系统

5.2 Linux平台下的软件开发环境

5.3 Linux下机器人控制软件的开发

5.3.1 GAIA-2的实时模块

5.3.2程序控制

5.3.3 Windows和Linux跨平台通信

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢