基于超聲波測距的多機器人室內(nèi)定位導航研究.pdf

1、盲人是各類殘疾人中最為困難的群體，出行困難是困擾他們的最大問題。導盲的助行機器人已逐漸成為國內(nèi)外機器人與康復醫(yī)學領(lǐng)域的研究熱點。其中對定位與導航的研究是研究其他功能的前提。室外使用GPS定位導航已經(jīng)相當普及，但是室內(nèi)卻仍無成熟的定位導航方案。本文主要針對視力障礙人群研究室內(nèi)行走環(huán)境助行系統(tǒng)，它能夠通過語音提示進行安全路徑引導，擁有定位與導航功能。根據(jù)這個要求，本文主要從以下幾個方面開展了研究：
　　對基于超聲波測距定位原理和算法進

2、行分析，建立雙輪差動驅(qū)動助行機器人的航跡推算模型，用局部與全局的擴展卡爾曼濾波將超聲波定位數(shù)據(jù)、增量式編碼器和電子羅盤的數(shù)據(jù)融合起來解決助行機器人定位問題。最后針對超聲波信號干擾問題，研究一種適合多機器人定位的工作節(jié)點調(diào)度策略。
　　為了克服單獨使用Dijkstra算法或蟻群算法的缺點來進行路徑規(guī)劃，揚長避短，將兩者結(jié)合起來研究一種優(yōu)化算法——D-A算法（Dijkstra-Ant Algorithm）。分析了該種算法的實現(xiàn)步驟，并

3、進行了仿真實驗。
　　對助行機器人定位導航系統(tǒng)的設(shè)計。首先對定位導航系統(tǒng)模塊進行總體規(guī)劃，再對子模塊進行硬件選擇以及軟件設(shè)計。其中子模塊包括主控系統(tǒng)、基于超聲波測距定位系統(tǒng)、航跡推算定位系統(tǒng)以及導航語音提示系統(tǒng)。
　　搭建實驗的助行機器人系統(tǒng)，布置了實驗環(huán)境，進行了基于超聲波測距與航跡推算融合定位方法實驗和單個與多個機器人超聲波定位實驗，驗證了本文所研究方法的可行性。進行了超聲波網(wǎng)絡定位的聯(lián)合調(diào)試實驗，驗證了超聲波定位方法對