基于AS-RF机器人平台的路径规划与自主避障系统的研究

摘要

多传感器信息融合的智能移动机器人在工业生产、国防军事、服务行业等领域得到了越来越广泛的应用。因此,多传感器信息融合的智能移动机器人因其具有广阔的发展前景成为各国科研工作者争相研究的热点方向。智能移动机器人是一个包括多传感器信息融合、智能控制、自主避障、路径规划等多功能的综合性机械系统。它相对传统的不可移动型机器人和机械手臂来说,在先进性方面都有了较大的提高和发展。
　　我国也将智能移动机器人研究作为一个重大的科研项目和研究课题。上海广茂达公司生产的AS-RF智能移动机器人可安装红外传感器、声纳传感器、CCD像头,全景相机、激光测距仪等多种外部设备,具有很强扩展能力,是良好的智能移动机器人开发平台。本文以AS-RF机器人为开发平台,利用AS-RF机器人外部的声纳与红外传感器,针对智能移动机器人的路径规划和自主避障以及运动物体的追踪等问题做了以下主要工作:
　　1、搭建AS-RF智能移动机器人的软、硬件开发平台。硬件方面:了解了红外与声纳传感器的工作原理使用方法,并根据研究需要设定了传感器的工作方式;软件方面:配置了各类文件,构造了机器人小车的编程开发环境,通过编写程序,调用传感器的接口函数控制外部传感器进行工作。
　　2、为了实现AS-RF机器人小车的自主避障功能,对栅格法、可视图法、神经网络算法等主流算法进行了比较,选出了适合AS-RF机器人小车的避障控制算法—传统模糊控制算法。并且针对传统模糊控制算法指导小车避障过程中避障精度不足的问题,对传统的模糊控制算法进行了改进,改进后的模糊控制算法提高了37％的机器人小车的避障精度。
　　3、将路径规划子系统与自主避障子系统有机地结合在在一起,使AS-RF机器人小车具备了能够按照既定路线行走过程中躲避障碍物的自主规划能力。路径规划子系统的设计利用红外传感器对光强变化极其敏感的特性,达到控制小车循迹行走的目的。自主避障子系统的设计中是运用多传感器融合技术将红外和声纳传感器采集到的信息进行融合,然后选取有效信息传给处理器来控制小车自主避障。
　　4、根据声纳传感器的测距原理,利用传感器采集的到距离信息,经过分析处理后,绘制出障碍物位置地图,并编写程序使计算机显示声纳构图的界面;根据红外传感器有感知移动物体的能力,编程实现了AS-RF机器人小车跟踪的功能。

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第1章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2机器人的发展简介

1.3国内外研究现状

1.4 本文的主要内容和章节安排

第2章 AS-RF机器人小车的软硬件系统结构

2.1 AS-RF机器人小车的分类

2.2 AS-RF机器人的机械系统结构

2.3 AS-RF机器人的硬件系统结构

2.4 AS-RF机器人的软件系统设计

2.5 本章小结

第3章 改进的模糊控制算法

3.1经典模糊控制算法的比较与分析

3.2改进的模糊控制算法

3.3实验结果与数据分析

3.4 本章小结

第4章 AS-RF小车路径规划与自主避障系统的设计

4.1 路径规划子系统的设计

4.2 自主避障子系统的设计

4.3 移动物体的跟踪

4.4 声纳构图

4.5 实验

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文工作总结和创新点

5.2 未来工作展望

参考文献

附录一：

附录二:

附录三：

致谢