自主移動(dòng)機(jī)器人測(cè)控系統(tǒng)開發(fā)與導(dǎo)航控制.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展,高效率、高靈活性、高智能性成為人類的主要需求,自主移動(dòng)機(jī)器人逐漸成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文針對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境下輪式移動(dòng)機(jī)器人的功能要求,對(duì)控制體系結(jié)構(gòu)、環(huán)境檢測(cè)、路徑規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)控制、路徑跟蹤等問題進(jìn)行研究,并對(duì)機(jī)器人測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。
　　首先,設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人控制體系結(jié)構(gòu)。對(duì)自主設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人“伊諾”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,根據(jù)其功能需求和硬件配置,將水平型體系結(jié)構(gòu)和垂直型體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了混合型的移動(dòng)機(jī)器人

2、控制體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框架。
　　其次,研究了基于視覺的環(huán)境建模技術(shù)。利用Harris角點(diǎn)提取方法對(duì)雙目視覺進(jìn)行基于線性模型的標(biāo)定,得到簡(jiǎn)化投影矩陣和單應(yīng)性矩陣;利用逆投影變換原理判斷環(huán)境中疑似障礙物的真?zhèn)?獲得了真實(shí)障礙物環(huán)境模型。
　　第三,完成了基于行為動(dòng)力學(xué)的滾動(dòng)窗口路徑規(guī)劃。將移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航分為奔向目標(biāo)行為和避障行為,建立了行為動(dòng)力學(xué)模型;根據(jù)環(huán)境模型,將全局目標(biāo)分解為若干窗口中的子目標(biāo),通過滾動(dòng)窗口路徑規(guī)劃仿真,得

3、到從設(shè)定起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無碰撞路徑。
　　第四,設(shè)計(jì)了基于模糊 PID控制的路徑跟蹤算法。以機(jī)器人航向角誤差及其誤差變化率作為控制器輸入,通過模糊推理規(guī)則對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整,獲得機(jī)器人航向角輸出。仿真分析表明,所設(shè)計(jì)的算法可以有效地跟蹤規(guī)劃出的路徑。
　　最后,開發(fā)了移動(dòng)機(jī)器人測(cè)控系統(tǒng)的主要功能模塊。在VS2008、OpenCV2.3、MATLAB平臺(tái)上,編制了自主研制的移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要功能模塊應(yīng)用程序,對(duì)移