人機交互方式下移動機器人自主導(dǎo)航技術(shù)的研究.pdf

1、人機交互下的移動機器人作為移動機器人發(fā)展的一個分支，在一些特定應(yīng)用領(lǐng)域有著一般移動機器人不可替代的地位。例如在環(huán)境檢測領(lǐng)域，常由于一些原因而發(fā)生化學物質(zhì)等高度危險品的泄露污染，普通環(huán)保人員無法接近，使用一般手段無法實施檢測。這時就需要一種專門的環(huán)境檢測移動機器人，代替環(huán)保人員進入污染現(xiàn)場實施檢測和處理。由于大多數(shù)情況下的污染現(xiàn)場都比較復(fù)雜，可能在野外惡劣的地形條件下，也可能在充滿障礙的建筑物內(nèi)部，因此這種機器人必須體積較小并主要采用人機

2、交互方式進行控制。但是機器人本身也可以擁有一定的自主能力，在一定情況下輔助操作人員對移動機器人進行控制，從而降低操作人員的工作強度，提高工作效率并保證安全。本文結(jié)合教育部重大創(chuàng)新培育基金項目，重點研究了與人機交互移動機器人及局部自主導(dǎo)航技術(shù)有關(guān)的總體結(jié)構(gòu)、傳感系統(tǒng)、自主避障系統(tǒng)以及自主視覺目標跟蹤系統(tǒng)。
　　 本文分析了人機交互方式下移動機器人的功能需求并以環(huán)境檢測機器人為例討論機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動建模，設(shè)計了一種分層式、模塊

3、化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點的電子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際需要選擇了用于導(dǎo)航定位的傳感器并詳細分析和討論了機器人的傳感系統(tǒng)，提出了一種包含測距模塊、GPS定位模塊、姿態(tài)測量模塊及多用傳感器接口模塊在內(nèi)的分布式傳感器系統(tǒng)并給出了軟硬件設(shè)計方法。此分布式傳感器系統(tǒng)軟件中采用時間觸發(fā)設(shè)計模式，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有序運行。
　　 自主避障技術(shù)是自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)，本文提出了人機交互方式下移動機器人自主輔助避障的思想，詳細描述了移動機器人根據(jù)

4、距離分段限速報警及強行突破模式在復(fù)雜工作環(huán)境下的具體實現(xiàn)方式，并討論了移動機器人在柔性障礙避障技術(shù)方面的發(fā)展。
　　 機器人視覺是目前的研究熱點，視覺導(dǎo)航也是移動機器人自主導(dǎo)航的一個非常重要的發(fā)展方向。為了解決人機交互方式下移動機器人視覺導(dǎo)航問題，本文著重對三種流行的視覺目標識別和跟蹤算法CamShift、SIFT和SURF進行了分析，討論了各種算法的優(yōu)點和不足之處。此外，對于應(yīng)用最廣泛的CamShift算法提出了改進意見并進行