基于振動(dòng)觸覺(jué)反饋的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)需求的提高，基于手杖和導(dǎo)盲犬的傳統(tǒng)導(dǎo)盲助航方式在效率、可靠性和適用性等方面已明顯落后。為解決這個(gè)問(wèn)題，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始研制各類智能導(dǎo)盲助航設(shè)備。服務(wù)機(jī)器人開(kāi)始逐步進(jìn)入醫(yī)療、清潔、安保等日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，本文將服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用在導(dǎo)盲助航領(lǐng)域，旨在為視覺(jué)障礙者或者有助航需求的人提供超越傳統(tǒng)方式的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)。
　　本文設(shè)計(jì)了一套基于振動(dòng)觸覺(jué)反饋的室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，不僅能幫助視覺(jué)障礙者克服行走障礙，也

2、能服務(wù)正常人順利通過(guò)復(fù)雜且視野受限的未知環(huán)境。該系統(tǒng)包括服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)和振動(dòng)觸覺(jué)反饋裝置。其中，服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)是由機(jī)器人搭載體感設(shè)備Kinect、ZigBee通信模塊和PC機(jī)而成。文中設(shè)計(jì)的服務(wù)機(jī)器人是一款小型履帶式移動(dòng)機(jī)器人，分別介紹了其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì);體感設(shè)備Kinect攝取用戶圖像以獲取其位置信息;ZigBee通信模塊負(fù)責(zé)和振動(dòng)觸覺(jué)反饋裝置進(jìn)行無(wú)線通信，將具體的振動(dòng)反饋方案?jìng)鬟f到反饋裝置?；陬I(lǐng)導(dǎo)者跟隨者編隊(duì)模型中的

3、l-ψ控制方法，文中提出了一種服務(wù)機(jī)器人為人導(dǎo)航的控制算法，實(shí)現(xiàn)當(dāng)用戶使用該系統(tǒng)時(shí)，能以理想的相對(duì)距離和相對(duì)角度跟隨服務(wù)機(jī)器人。在引導(dǎo)過(guò)程中，用戶可以自由選擇自己的線速度，其角速度則是根據(jù)振動(dòng)觸覺(jué)反饋適當(dāng)調(diào)整。文中設(shè)計(jì)了振動(dòng)手環(huán)作為反饋裝置，根據(jù)用戶與服務(wù)機(jī)器人之間相對(duì)距離和相對(duì)角度的具體偏差情況設(shè)計(jì)了振動(dòng)觸覺(jué)反饋方案，從而讓用戶感受到手環(huán)的振動(dòng)提示以獲取對(duì)應(yīng)情況的調(diào)整建議。
　　本文對(duì)室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其中，服務(wù)

4、機(jī)器人的性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試了其基本運(yùn)動(dòng)、避障和防跌落等能力。振動(dòng)觸覺(jué)反饋裝置測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該裝置及反饋方案的有效性。在平坦地面的路徑跟隨實(shí)驗(yàn)和崎嶇路面的適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了系統(tǒng)的可行性。平坦路面的L型路徑跟隨實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示用戶偏離距離平均值約為0.17m，花費(fèi)的平均時(shí)間為61s。對(duì)比拄杖實(shí)驗(yàn)，使用本系統(tǒng)具有更小的偏差距離和更短的耗時(shí)。用戶的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了用戶對(duì)系統(tǒng)的使用便捷性、友好性和有效性都有較高的評(píng)估。最后，文中通過(guò)干擾實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)