導(dǎo)游機(jī)器人硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與最優(yōu)路徑規(guī)劃.pdf

1、自主式移動(dòng)機(jī)器人是目前機(jī)器人領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一，因它有著廣闊的科研空間和應(yīng)用潛力。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)自主式移動(dòng)機(jī)器人硬件系統(tǒng)的研究方興未艾。我們?cè)谏綎|省自然科學(xué)基金的資助下，完成了新型智能導(dǎo)游機(jī)器人的研制工作，本論文主要對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人的底層硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及最優(yōu)路徑規(guī)劃方法作一論述。 論文首先討論了機(jī)器人技術(shù)的研究發(fā)展，及應(yīng)用情況。介紹了機(jī)器人研究自始至今的三個(gè)發(fā)展階段。陳述了國(guó)外研究成果和動(dòng)向，并介紹了我國(guó)機(jī)器人研究進(jìn)展情況和戰(zhàn)略規(guī)劃

2、。 第1章首先簡(jiǎn)要陳述了機(jī)器人研究的背景知識(shí)，接著分析了導(dǎo)游機(jī)器人的特點(diǎn)，并由此確立了導(dǎo)游機(jī)器人系統(tǒng)的總體設(shè)想。即根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)理論，采用C/S結(jié)構(gòu)體系的思想，服務(wù)器與客戶端之間通過(guò)RS232通訊。底層控制系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為核心。從而擬定了導(dǎo)游機(jī)器人研制的框架和思路。 第2章詳細(xì)分析了導(dǎo)游機(jī)器人的導(dǎo)航系統(tǒng)。首先從獨(dú)立雙輪驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型出發(fā)，對(duì)運(yùn)行速度和角速度之間的關(guān)系進(jìn)行了探討，指出其控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線

3、性系統(tǒng)。接著詳細(xì)介紹了基于光電反射式機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。最后，重點(diǎn)論述了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中基于傳感器信息的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)。其中詳細(xì)闡述了紅外檢測(cè)和超聲檢測(cè)的原理和實(shí)現(xiàn)，并討論了提高傳感器檢測(cè)精度的改進(jìn)方法。 第3章則對(duì)機(jī)器人硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開(kāi)了論述。本章是本論文的主要工作，分析了導(dǎo)游機(jī)器人設(shè)計(jì)思想的可行性，并從硬件實(shí)現(xiàn)。主要從電源管理、傳感器信息處理、模擬量采集、開(kāi)關(guān)量輸入等8個(gè)方面分別進(jìn)行論述。實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明，導(dǎo)游機(jī)器人系

4、統(tǒng)的研究，在理論研究和成果性能上都達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 第4章論述了在完全未知環(huán)境下，機(jī)器人小車(chē)路徑規(guī)劃方法的仿真研究。首先簡(jiǎn)述了機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題，并介紹了增強(qiáng)式學(xué)習(xí)原理與人工勢(shì)場(chǎng)優(yōu)化算法，根據(jù)蟻群算法思想，提出一種基于增強(qiáng)勢(shì)場(chǎng)優(yōu)化的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法，引入增強(qiáng)學(xué)習(xí)思想對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行自適應(yīng)優(yōu)化學(xué)習(xí)，得到優(yōu)于人工勢(shì)場(chǎng)法的規(guī)劃結(jié)果。再把該規(guī)劃結(jié)果作為先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)蟻群算法進(jìn)行初始化，提高了蟻群算法的優(yōu)化效率。另一方面，機(jī)器人的路徑