本文關(guān)鍵詞：智能輪椅的路徑規(guī)劃方法的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著人口老齡化問題的加重,需要看護的老年人比例大幅度增加,再加上肢體殘疾的人數(shù)的增多,助老助殘成為現(xiàn)階段亟待解決的社會問題。智能輪椅的出現(xiàn),可以為老年人和殘疾人提供代步工具,提高老年人和殘疾人的生活質(zhì)量。路徑規(guī)劃是智能輪椅研究的核心內(nèi)容。做好路徑規(guī)劃,智能輪椅可以更好地實現(xiàn)自動控制。智能輪椅路徑規(guī)劃主要包括環(huán)境建模、定位以及路徑規(guī)劃算法三部分。其中,環(huán)境建模和定位是路徑規(guī)劃的基礎(chǔ),路徑規(guī)劃算法是路徑規(guī)劃的核心。經(jīng)驗證,單一的基于柵格法的路徑規(guī)劃算法以及蟻群算法均可按要求規(guī)劃出路徑,但每種算法都有一定的優(yōu)缺點。如果將兩種算法相結(jié)合,組成基于柵格法的蟻群算法進行路徑規(guī)劃,不僅可以將兩者的優(yōu)點相結(jié)合,還可以彌補各自的缺點,得到明顯優(yōu)于單一算法的結(jié)果�；跂鸥穹ǖ南伻核惴ǹ梢砸�(guī)劃出較好的路徑,但存在路徑線接觸障礙柵格頂角或所走路徑兩側(cè)均為障礙柵格的現(xiàn)象。即使障礙柵格在膨脹化處理時加入了安全距離,但由于距離不是很大,當輪椅與障礙物距離很近時,會使坐在輪椅車上的人認為要發(fā)生碰撞,給使用者增加心理壓力。為了解決這一問題,提出了改進方法,即分別對當前柵格的正對方向和對角方向的鄰近柵格進行障礙檢測,針對兩種情況制定不同的路徑選擇規(guī)則,從而規(guī)劃路線成功避開了障礙柵格頂角以及狹小區(qū)域,并通過實驗驗證了設(shè)計的可行性。在MATLAB環(huán)境下進行了仿真實驗,對蟻群算法、基于柵格法的路徑規(guī)劃算法、基于柵格法的蟻群算法以及改進算法,完成了在不同環(huán)境及同一環(huán)境的不同位置下的仿真。完成了智能輪椅的硬件設(shè)計及軟件流程圖的設(shè)計,并在以AT91SAM9263為主控模塊的智能輪椅實物上進行調(diào)試。為了提高輪椅的安全性能,在輪椅上共安裝了七組超聲波模塊,來全方位檢測臨時障礙物。
【關(guān)鍵詞】：智能輪椅 路徑規(guī)劃 蟻群算法 柵格法 ARM
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH789;TP18;TP311.52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 選題背景和研究意義9
• 1.2 智能輪椅國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 智能輪椅國外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 智能輪椅國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 智能輪椅的發(fā)展趨勢11
• 1.3 本文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)11-13
• 2 智能輪椅路徑規(guī)劃系統(tǒng)的總體設(shè)計13-15
• 3 智能輪椅路徑規(guī)劃15-43
• 3.1 路徑規(guī)劃的分類15-16
• 3.1.1 全局路徑規(guī)劃方法15-16
• 3.1.2 局部路徑規(guī)劃方法16
• 3.2 環(huán)境建模16-19
• 3.3 定位的研究19-20
• 3.4 障礙物分析與處理20-21
• 3.5 基于柵格法的路徑規(guī)劃21-23
• 3.5.1 基于柵格法的路徑規(guī)劃步驟22
• 3.5.2 基于柵格法的路徑規(guī)劃的仿真22-23
• 3.6 蟻群算法路徑規(guī)劃23-28
• 3.6.1 蟻群算法的基本原理24
• 3.6.2 柵格節(jié)點分析處理24-25
• 3.6.3 路徑搜索參數(shù)25-27
• 3.6.4 蟻群算法路徑規(guī)劃的實現(xiàn)與仿真27-28
• 3.7 基于柵格法的蟻群算法的路徑規(guī)劃28-43
• 3.7.1 基于柵格法的蟻群算法的設(shè)計與仿真28-32
• 3.7.2 算法的改進與仿真32-35
• 3.7.3 基于柵格法的蟻群算法參數(shù)的分析與選擇35-40
• 3.7.4 環(huán)境因素對算法的影響40-43
• 4 智能輪椅路徑規(guī)劃系統(tǒng)的硬件設(shè)計43-48
• 4.1 RFID模塊43
• 4.2 超聲波模塊43-44
• 4.3 電子羅盤模塊44-46
• 4.4 電機控制模塊46-47
• 4.5 光電編碼器模塊47-48
• 5 智能輪椅路徑規(guī)劃系統(tǒng)的軟件設(shè)計48-63
• 5.1 ARM主控模塊的軟件設(shè)計48-51
• 5.1.1 ARM主控模塊的界面及功能開發(fā)48-50
• 5.1.2 ARM主控模塊的流程圖設(shè)計50-51
• 5.2 RFID模塊的軟件設(shè)計51-57
• 5.2.1 RFID閱讀器的設(shè)置51-52
• 5.2.2 IC卡的設(shè)置52-55
• 5.2.3 標簽的布局55-57
• 5.3 超聲波模塊的軟件設(shè)計57-59
• 5.3.1 超聲波模塊的通信57-58
• 5.3.2 避障設(shè)計58-59
• 5.4 電子羅盤模塊的軟件設(shè)計59-60
• 5.5 電機控制模塊的軟件設(shè)計60-61
• 5.6 光電編碼器模塊的軟件設(shè)計61-63
• 6 路徑規(guī)劃的實現(xiàn)63-67
• 7 結(jié)論67-68
• 8 展望68-69
• 9 參考文獻69-75
• 10 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況75-76
• 11 致謝76

【相似文獻】

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2 記者 楊s，

本文編號：574382