室外自主移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)及其仿真軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自主式移動(dòng)機(jī)器人具有高度自規(guī)劃、自組織和自適應(yīng)能力，適合于在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作。其目標(biāo)是在沒(méi)有人的干預(yù)、無(wú)需對(duì)環(huán)境做任何規(guī)定和改變的條件下有目的地移動(dòng)和完成相應(yīng)任務(wù)。所以，在自主式移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)中，導(dǎo)航是其中一個(gè)重要組成部分，也是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化以至完全自主的關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)在智能移動(dòng)機(jī)器人研究方面雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但由于起步較晚，在研究和應(yīng)用方面都落后于一些西方國(guó)家，而且還沒(méi)有達(dá)到完全實(shí)用。因此，進(jìn)行這項(xiàng)研究，具有

2、一定的理論意義和工程應(yīng)用意義。 移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)主要內(nèi)容包括移動(dòng)機(jī)器人的定位和路徑規(guī)劃。為了賦予機(jī)器人智能和自主的能力，本文對(duì)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)及其仿真軟件進(jìn)行了分析研究。 首先介紹了移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r，分析了國(guó)內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀。并綜合分析比較了目前常用的移動(dòng)機(jī)器人定位和路徑規(guī)劃技術(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)需求，提出了室外自主移動(dòng)機(jī)器人定位及路徑規(guī)劃比較合理的總體設(shè)計(jì)方案。 針對(duì)定位本文分析研究了GPS定位，DR導(dǎo)航

3、原理。GPS定位存在誤差大，有盲區(qū)等缺點(diǎn)；而DR航位推算存在初始準(zhǔn)確但誤差隨時(shí)間累積的問(wèn)題。因此，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模并使用卡爾曼濾波將二者數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高定位精度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，濾波后定位效果大大好于單獨(dú)使用GPS或者DR定位。 為了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的定位、運(yùn)動(dòng)控制和路徑規(guī)劃進(jìn)行研究，編寫了通用的二維移動(dòng)機(jī)器人仿真軟件RSP。真實(shí)模擬了實(shí)際環(huán)境，大大提高了算法的驗(yàn)證效率，并為以后的實(shí)驗(yàn)提供方便。并在此

4、基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了三維機(jī)器人仿真軟件RSP3D。相對(duì)于二維的RSP，RSP3D可以更好地對(duì)機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)環(huán)境進(jìn)行模擬，大大提高仿真的有效性。針對(duì)路徑規(guī)劃本文分析研究了基于行為的運(yùn)動(dòng)控制算法，將其應(yīng)用于室外移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航控制中。借鑒免疫網(wǎng)絡(luò)的原理，構(gòu)建了一個(gè)行為仲裁系統(tǒng)，對(duì)行為單元進(jìn)行協(xié)調(diào)。系統(tǒng)能根據(jù)外部環(huán)境動(dòng)態(tài)地改變行為單元的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)考慮到反應(yīng)式控制體系固有的缺陷，添加規(guī)劃推理模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行推理和指導(dǎo)，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力和