【摘 要】
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导航是移动机器人的基础,定位是导航的关键.围绕定位和导航,学者们进行了大量的研究工作,但多数研究主要侧重于办公室和工厂等已知的结构化环境.随着人们对移动机器人智能水
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导航是移动机器人的基础,定位是导航的关键.围绕定位和导航,学者们进行了大量的研究工作,但多数研究主要侧重于办公室和工厂等已知的结构化环境.随着人们对移动机器人智能水平期望的日益提高,未知的动态环境下的定位和路径规划正在逐渐成为研究的重点.该课题的目的是构建一个具有多传感器的移动机器人平台,研究和开发适用于非结构化环境的定位导航系统,从而为"多移动机器人协调控制"提供一个运动载体和实验平台.论文主要内容如下:为满足机器人避障、定位和路径规划的需要,构建了由GPS(全球定位系统)终端、电子罗盘、码盘和超声波传感器组成的传感器系统.介绍了GPS、电子罗盘、超声波传感器的工作原理及传感器性能参数,实现了对GPS终端、电子罗盘数据的接收和处理,设计了超声波阵列,并采用分时工作的方法来减小各超声波传感器之间的干扰.以多传感器数据自适应加权融合估计算法为基础,提出了一种基于GPS、电子罗盘和码盘的多传感器信息融合策略,为移动机器人提供位置和方位角信息.实验证明,该融合策略显著提高了机器人的定位精度,为机器人在未知环境下的路径规划奠定了基础.介绍了模糊控制的基本原理,阐述了模糊控制用于机器人路径规划的优越性;提出了一种基于模糊逻辑的机器人导航和避障算法,在拓展的机器人与障碍物之间迫近度概念的基础上,充分利用了各传感器的距离信息以及机器人本身的运动速度信息,进行了局部路径规划仿真.结果表明,该模糊避障算法能够使机器人在复杂的动态的环境里进行实时避障与导航.设计了基于单片机的机器人硬件控制系统,实现了各功能部分的模块化接口,提供了友好的人机界面,从而构建了移动机器人模块化体系结构.该课题完成了一个基于多传感器信息的移动机器人的基本框架,为后续的多机器人协调研究工作提供了实验平台.
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