海洋探測機器人系統(tǒng)設計與路徑規(guī)劃研究.pdf

1、海洋環(huán)境資源智能監(jiān)測技術是海洋環(huán)境資源開發(fā)的重要組成部分和主要發(fā)展方向，是實現(xiàn)海洋環(huán)境實時監(jiān)測、資源探測、海洋災害預警和防治等的重要手段，對于國民經濟、國防安全具有重要的意義。本文致力于研究一種小型的智能化的海洋探測機器人，包括機器人的系統(tǒng)設計及其路徑規(guī)劃研究。 首先，論文分析了國內外海洋環(huán)境探測機器人的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出了該機器人的設計思路。本系統(tǒng)采用ARM9嵌入式微處理器，裝載嵌入式Linux操作系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可以分為四大

2、模塊：GPS模塊，傳感器模塊，圖像采集模塊，GPRS模塊。GPS模塊完成機器人的位置探測；傳感器模塊通過聲納探測障礙物信息，用來實現(xiàn)自主避障；圖像采集模塊采集海洋環(huán)境信息；GPRS模塊將機器人采集到的信息無線傳輸?shù)街鳈C端，用于進一步的分析。 其次，概括介紹了機器人路徑規(guī)劃的方法，包括全局路徑規(guī)劃方法：人工勢場法，柵格法，拓撲法，可視圖法，自由空間法，以及局部路徑規(guī)劃方法：神經網絡法，模糊邏輯算法，遺傳算法等。分析了這些算法的特點

3、以及缺陷。 再次，結合該水面機器人的特點給出了基于聲納的避障方法。介紹了聲納傳感器的布置方法，聲納坐標系的建立，以及聲納坐標系與固定坐標系的轉換關系；介紹了前面和側面障礙物的避障方法，以及安全避障距離的確定方法；引入兩個目標探測函數(shù)，從而確定在避障方式下的機器人運動方向。 最后，論文介紹了基于改進人工勢場法的路徑規(guī)劃。介紹了人工勢場法的基本原理。將原始人工勢場法引入到水面機器人的路徑規(guī)劃中，在考慮水流作用的情況下分析機器