基于振動觸覺反饋的室內導航服務機器人系統(tǒng).pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展以及社會需求的提高，基于手杖和導盲犬的傳統(tǒng)導盲助航方式在效率、可靠性和適用性等方面已明顯落后。為解決這個問題，越來越多的研究者開始研制各類智能導盲助航設備。服務機器人開始逐步進入醫(yī)療、清潔、安保等日常生活的各個領域，本文將服務機器人應用在導盲助航領域，旨在為視覺障礙者或者有助航需求的人提供超越傳統(tǒng)方式的室內導航服務。
　　本文設計了一套基于振動觸覺反饋的室內導航服務機器人系統(tǒng)，不僅能幫助視覺障礙者克服行走障礙，也

2、能服務正常人順利通過復雜且視野受限的未知環(huán)境。該系統(tǒng)包括服務機器人平臺和振動觸覺反饋裝置。其中，服務機器人平臺是由機器人搭載體感設備Kinect、ZigBee通信模塊和PC機而成。文中設計的服務機器人是一款小型履帶式移動機器人，分別介紹了其機構設計、硬件設計和軟件設計;體感設備Kinect攝取用戶圖像以獲取其位置信息;ZigBee通信模塊負責和振動觸覺反饋裝置進行無線通信，將具體的振動反饋方案傳遞到反饋裝置?；陬I導者跟隨者編隊模型中的

3、l-ψ控制方法，文中提出了一種服務機器人為人導航的控制算法，實現當用戶使用該系統(tǒng)時，能以理想的相對距離和相對角度跟隨服務機器人。在引導過程中，用戶可以自由選擇自己的線速度，其角速度則是根據振動觸覺反饋適當調整。文中設計了振動手環(huán)作為反饋裝置，根據用戶與服務機器人之間相對距離和相對角度的具體偏差情況設計了振動觸覺反饋方案，從而讓用戶感受到手環(huán)的振動提示以獲取對應情況的調整建議。
　　本文對室內導航服務機器人系統(tǒng)進行了實驗。其中，服務

4、機器人的性能實驗測試了其基本運動、避障和防跌落等能力。振動觸覺反饋裝置測試實驗驗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驗和崎嶇路面的適應性實驗均證實了系統(tǒng)的可行性。平坦路面的L型路徑跟隨實驗結果顯示用戶偏離距離平均值約為0.17m，花費的平均時間為61s。對比拄杖實驗，使用本系統(tǒng)具有更小的偏差距離和更短的耗時。用戶的心理物理學實驗結果表明了用戶對系統(tǒng)的使用便捷性、友好性和有效性都有較高的評估。最后，文中通過干擾實驗分析和驗