移动机器人的控制系统研制

摘要

移动机器人是一种能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标的自主运动，从而完成一定作业功能的机器人系统。本文以地面自主行驶小车的避障与路径规划技术为核心，探讨了感知技术、系统结构等地面自主行驶关键技术。主要研究内容和成果包括： ⑴分析研究了智能小车的运动系统模型，给出了小车的理想运动方程，为进一步研究打下了理论基础。 ⑵设计并实现了分段式红外测距传感器；研究了基于这种传感器的机器人感知系统，最终设计并完成了感知单元系统板。实验证明，这种环境感知系统基本满足车辆自主避障行驶的需要。 ⑶着重讨论了机器人的避障路径算法。该算法基于局部动态环境信息，具有较高实时性和自适应性。算法将路径规划分为无障路径规划和避障路径规划两种模式。每种模式均采用了模糊控制方法。 ⑷研究了智能小车的控制系统结构。

目录

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声明

1绪论

1.1移动机器人的发展概况

1．2移动机器人技术研究现状与展

1.2.1移动机器人的分类

1.2.2移动机器人研究的主要技术

1.2.3移动机器人的研究方向

1.3论文选题的意义及研究内容

1.3.1课题研究的意义

1.3.2课题研究的内容及目标

1.4本章小结

2机器人小车结构概述

2.1小车结构

2.1.1方案选择

2.1.2详细方案

2.2车体参数说明

2.3本章小结

3路径规划

3.1路径规划研究现状

3.2路径规划总体设计

3.3避障路径规划

3.3.1模糊推理控制方式基本原理

3.3.2避障路径规划模糊控制算法

3.4无障路径规划

3.4.1模糊PID控制原理

3.4.2无障路径规划模糊PID控制器设计

3.5本章小结

4轮式移动机器人的系统模型

4.1非完整系统与可控性

4.1.1非完整约束与非完整系统

4.1.2非完整系统的可控性

4.1.3非完整系统与链式系统的转换

4.2本文中的机器人运动学模型

4.3本章小结

5控制系统架构

5.1智能小车系统分析

5.1.1小车系统任务

5.1.2小车系统组成

5.2智能小车控制系统设计

5.3小车的硬件系统介绍

5.4小车控制系统软件设计

5.5机器人小车的避障实验

5.6本章小结

6结论

6.1论文成果小结

6.2未来展望

致谢

参考文献

附 录