助行机器人辅助导航系统的设计

摘要

用于助老、助残的助行机器人的研究和设计是在老龄化不断加深的背景下提出的。助行机器人的设计是为了满足老年人或残疾人对自主、安全远程出行的需求，具有实际价值和研究意义。助行机器人辅助导航系统设计是助行机器人研制的一个组成部分，主要解决助行机器人在生活小区等局部地区的辅助导航问题。本文提出助行机器人辅助导航的整体设计方案，实现机器人定位和用户行走的辅助引导等。
　　 首先解决助行机器人辅助导航系统的软件和硬件平台问题。根据系统的性能、实时性、功耗及稳定性等的要求，选择合适的嵌入式处理器和嵌入式操作系统。
　　 接着解决地图创建的问题，包括室外地图的数据来源、地图创建方式及道路拓扑网络的建立等。针对道路网络空间数据存在误差的问题，采用点估计和直线拟合等方法修正数据误差，提高精度。
　　 接着在地图的基础上，利用GPS传感器实现机器人的定位。针对GPS定位的误差问题，利用地图匹配和位置推算等方式，修正定位的误差。介绍基于触摸屏操控的人机交互模式，包括信息的显示和用户指令的输入等。在定位和人机交互的基础上，设计用户行走路径的规划和行走的引导。
　　 最后，提出助行机器人的远程监控的想法和设计方案。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 助行机器人辅助导航技术的研究现状和发展动态

1.3.1 机器人导航技术

1.3.2 助行机器人辅助导航的研究现状

1.4 相关技术

1.4.1 GPS定位技术

1.4.2 GPRS无线技术

1.5 论文研究内容和组织结构

1.5.1 论文研究内容

1.5.2 论文组织结构

第二章 辅助导航系统的软硬件平台设计

2.1 辅助导航系统硬件平台的设计

2.1.1 硬伯平台的设计思路

2.1.2 嵌入式处理器的选择

2.1.3 GPS模块电路

2.1.4 GPRS模块电路

2.1.5 人机交互模块电路

2.2 辅助导航系统软件平台的设计

2.2.1 操作系统的选择

2.2.2 应用程序开发流程

2.3 本章小结

第三章 环境地图的设计

3.1 设计思路

3.2 地图格式

3.3 坐标转换

3.4 地图的建立和数据的修正

3.4.1 地图的建立

3.4.2 地图数据的修正

3.5 地图的显示

3.6 软件设计

3.7 本章小结

第四章 助行机器人的定位导航

4.1 机器人定位

4.1.1 定位信息的获取

4.1.2 定位信息的修正

4.2 人机交互

4.3 导航的设计

4.4 本章小结

第五章 助行机器人的远程监控

5.1 设计思路

5.2 无线通信过程

5.3 软件设计

5.3.1 上位机的软件设计

5.3.2 监控中心的软件设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 设计总结

6.2 课题展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果