自主移動機器人測控系統(tǒng)開發(fā)與導航控制.pdf

1、隨著科學技術水平的快速發(fā)展,高效率、高靈活性、高智能性成為人類的主要需求,自主移動機器人逐漸成為研究領域的熱點。本文針對非結構環(huán)境下輪式移動機器人的功能要求,對控制體系結構、環(huán)境檢測、路徑規(guī)劃、運動控制、路徑跟蹤等問題進行研究,并對機器人測控系統(tǒng)進行開發(fā)。
　　首先,設計了移動機器人控制體系結構。對自主設計的移動機器人“伊諾”的結構進行分析,根據(jù)其功能需求和硬件配置,將水平型體系結構和垂直型體系結構相結合,設計了混合型的移動機器人

2、控制體系結構的系統(tǒng)框架。
　　其次,研究了基于視覺的環(huán)境建模技術。利用Harris角點提取方法對雙目視覺進行基于線性模型的標定,得到簡化投影矩陣和單應性矩陣;利用逆投影變換原理判斷環(huán)境中疑似障礙物的真?zhèn)?獲得了真實障礙物環(huán)境模型。
　　第三,完成了基于行為動力學的滾動窗口路徑規(guī)劃。將移動機器人的導航分為奔向目標行為和避障行為,建立了行為動力學模型;根據(jù)環(huán)境模型,將全局目標分解為若干窗口中的子目標,通過滾動窗口路徑規(guī)劃仿真,得

3、到從設定起始點到目標點的無碰撞路徑。
　　第四,設計了基于模糊 PID控制的路徑跟蹤算法。以機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PID參數(shù)進行實時動態(tài)調整,獲得機器人航向角輸出。仿真分析表明,所設計的算法可以有效地跟蹤規(guī)劃出的路徑。
　　最后,開發(fā)了移動機器人測控系統(tǒng)的主要功能模塊。在VS2008、OpenCV2.3、MATLAB平臺上,編制了自主研制的移動機器人控制系統(tǒng)主要功能模塊應用程序,對移