【摘要】：隨著移動機(jī)器人智能化和自主化的不斷發(fā)展,自主避障和路徑規(guī)劃成為當(dāng)前機(jī)器人研究的重點。針對以往超聲波陣列避障存在檢測盲區(qū)和基于模糊控制的路徑規(guī)劃算法存在規(guī)則表制定復(fù)雜、解模糊化繁瑣、參數(shù)應(yīng)變性差等問題,本文設(shè)計了一種新穎的超聲波陣列避障系統(tǒng)并提出一種改進(jìn)模糊控制的P/N局部路徑規(guī)劃算法。首先,針對超聲波傳感器波束角窄導(dǎo)致移動機(jī)器人存在避障盲區(qū)的現(xiàn)狀,研究了一種新穎的超聲波陣列避障系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅采用六個超聲波傳感器構(gòu)成特別設(shè)計的超聲波陣列,實現(xiàn)無盲區(qū)檢測機(jī)器人前方及左右兩側(cè)障礙物的位置,充分保障運行安全性;同時采用基于二分法的避障算法,使移動機(jī)器人選擇最佳避障路徑并對新增的動態(tài)障礙物進(jìn)行避障。將此避障系統(tǒng)應(yīng)用于移動機(jī)器人上,實驗結(jié)果表明:在未知環(huán)境下,該系統(tǒng)可以對移動機(jī)器人周邊進(jìn)行無盲區(qū)檢測,還能避免機(jī)器人出現(xiàn)誤避障和二次避障的情況。其次,為了改善傳統(tǒng)模糊控制局部路徑規(guī)劃算法存在控制規(guī)則復(fù)雜、解模糊化繁瑣及參數(shù)應(yīng)變差等問題,本文提出一種改進(jìn)模糊控制的P/N局部路徑規(guī)劃算法。通過采用正規(guī)則使機(jī)器人朝向目標(biāo)點運動,并補償正規(guī)則權(quán)重改善算法參數(shù)的應(yīng)變性;采用負(fù)規(guī)則使機(jī)器人躲避障礙物,并二值化負(fù)規(guī)則降低模糊系統(tǒng)的復(fù)雜性;采用路徑?jīng)Q策公式融合正負(fù)規(guī)則使無需解模糊化得到精準(zhǔn)輸出量,從而實現(xiàn)機(jī)器人局部路徑規(guī)劃。通過兩組Matlab仿真實驗結(jié)果表明:本文改進(jìn)模糊控制的P/N局部路徑規(guī)劃算法可以進(jìn)一步優(yōu)化路徑,使軌跡更加平滑且較短。最后,為了進(jìn)一步驗證改進(jìn)算法在實際應(yīng)用中的有效性,本文搭建了基于Simulink和ROS的聯(lián)合仿真實驗平臺并模擬機(jī)器人在室內(nèi)進(jìn)行路徑規(guī)劃的實驗。在ROS下通過Gazebo軟件構(gòu)建具有物理引擎的高保真度環(huán)境模型和移動機(jī)器人模型,并在機(jī)器人上加載了超聲波陣列檢測模型;在Simulink下實現(xiàn)改進(jìn)算法的程序控制。模擬實驗結(jié)果表明:基于改進(jìn)模糊控制的P/N局部路徑規(guī)劃算法結(jié)合特別設(shè)計的避障系統(tǒng)可以較好地實現(xiàn)移動機(jī)器人局部路徑規(guī)劃。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

[9]。圖1.5 Mahru-Z 圖1.6 德國保姆機(jī)器人為了提高工業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)行業(yè)水平，德國、法國等歐洲國家于上世紀(jì) 70 年代開始了室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的研發(fā)。其中，德國的 Care-O-Bot 服務(wù)機(jī)器人尤為出色，如圖1.6所示。該機(jī)器人具有激光測距儀、三維立體視覺以及多種傳感器，能夠?qū)崟r感知周邊環(huán)境，做全方位服務(wù)[15]。此外，2014 年法國研制的 NAO 雙足智能機(jī)器人已經(jīng)被 50 個國家的 550 間實驗室及高校作為研究用具，很多大學(xué)生用來學(xué)習(xí)編程[16]。NAO 具有獨特的外形

礙物的檢測且很大程度地減小了檢測盲區(qū)。如圖 1.7 所示，其中的陰影部分為超聲波陣列檢測范圍，可見仍然存在一些避障盲區(qū)，并且避障范圍不是很合理。圖1.7 超聲波陣列檢測5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田晉宇;王創(chuàng)創(chuàng);何平;熊興中;;非完整網(wǎng)絡(luò)移動機(jī)器人的一致性[J];華中師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2019年06期

2 王宏玉;;移動機(jī)器人行業(yè):百花齊放,快速發(fā)展[J];物流技術(shù)與應(yīng)用;2019年03期

3 王賽;劉子龍;;基于4G網(wǎng)絡(luò)的移動機(jī)器人遠(yuǎn)程控制研究[J];軟件導(dǎo)刊;2019年11期

4 張淇元;;自適應(yīng)巡航移動機(jī)器人的構(gòu)建與編程[J];數(shù)字通信世界;2017年10期

5 趙杰;;以世賽集訓(xùn)為引領(lǐng) 推動學(xué)院水平提升——44屆世賽移動機(jī)器人項目集訓(xùn)介紹[J];中國培訓(xùn);2018年03期

6 楊洪志;;移動機(jī)器人的雙臂結(jié)構(gòu)設(shè)計要點研究[J];南方農(nóng)機(jī);2018年14期

7 任芳;;移動機(jī)器人助力無人倉落地——訪杭州海康機(jī)器人技術(shù)有限公司副總裁吳堯[J];物流技術(shù)與應(yīng)用;2018年10期

8 劉銀萍;;全向移動機(jī)器人中電動機(jī)控制系統(tǒng)的研究[J];微電機(jī);2016年12期

9 張燕;徐一超;盛洲;;A*算法在移動機(jī)器人自學(xué)習(xí)中的使用[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2016年11期

10 薛金水;張新政;;改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化移動機(jī)器人動態(tài)路徑研究[J];機(jī)床與液壓;2017年07期

相關(guān)會議論文 前10條

1 陳煒;馬利;王立柱;;雙臂移動機(jī)器人在不平路面激勵下的振動特性分析[A];第十屆動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2016年

2 王潤孝;仲于海;;四足移動機(jī)器人研究現(xiàn)狀及核心關(guān)鍵技術(shù)[A];2017年第七屆全國地方機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨海峽兩岸機(jī)械科技學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2017年

3 湯亞鋒;姚紅;楊慶;;氣浮式移動機(jī)器人的模糊運動控制方法[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第一分冊）[C];2009年

4 李斌;劉景泰;孫雷;王鴻鵬;李寶炯;;面向復(fù)雜環(huán)境作業(yè)的輪式滑動轉(zhuǎn)向移動機(jī)器人平臺設(shè)計[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第二分冊）[C];2009年

5 趙暉;王天然;劉德林;;分布式數(shù)據(jù)庫在移動機(jī)器人中的應(yīng)用[A];第十屆全國數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)會議論文集[C];1992年

6 李偉;江曉佳;王彥昕;王永強(qiáng);;基于模糊邏輯推理的室外移動機(jī)器人道路邊沿抽取的方法[A];1995年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議暨智能自動化專業(yè)委員會成立大會論文集（上冊）[C];1995年

7 高志軍;顏國正;丁國清;顏德田;;多移動機(jī)器人間通訊機(jī)制的設(shè)計與實現(xiàn)[A];中國儀器儀表學(xué)會第三屆青年學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2001年

8 郭丙華;胡躍明;吳忻生;;未知或已知環(huán)境中的非完整移動機(jī)器人運動規(guī)劃[A];第二十一屆中國控制會議論文集[C];2002年

9 劉國棟;呂福生;謝宏斌;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動機(jī)器人的路徑規(guī)劃研究[A];2003年中國智能自動化會議論文集（上冊）[C];2003年

10 李世華;田玉平;;一種非完整移動機(jī)器人有限時間跟蹤控制算法[A];江蘇省自動化學(xué)會七屆四次理事會暨2004學(xué)術(shù)年會青年學(xué)者論壇論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 張紅波;云南技師學(xué)院鄭棋元勇奪第45屆世界技能大賽移動機(jī)器人項目金牌[N];云南經(jīng)濟(jì)日報;2019年

2 本報記者 黃辛 趙廣立;給移動機(jī)器人裝上“最強(qiáng)大腦”[N];中國科學(xué)報;2018年

3 整理 任紫;技能報國 正當(dāng)其時[N];中國勞動保障報;2019年

4 湖南日報記者 姚學(xué)文;馳眾 躋身工業(yè)移動機(jī)器人第一方陣[N];湖南日報;2018年

5 本報記者 郝曉明;移動機(jī)器人“冰屏”炫舞“北京八分鐘”[N];科技日報;2018年

6 沈陽日報、沈報融媒記者 李海英;炫舞“北京8分鐘” 沈陽新松移動機(jī)器人團(tuán)隊榮獲“市長特別獎”[N];沈陽日報;2018年

7 本報記者 孫宏陽;移動機(jī)器人巡邏機(jī)場高速[N];北京日報;2017年

8 本報記者 周明陽;移動機(jī)器人：“百變?nèi)f用”真神奇[N];經(jīng)濟(jì)日報;2015年

9 朱偉良 穗人社宣;廣州選手摘金奪銀創(chuàng)歷史佳績[N];南方日報;2017年

10 中國工業(yè)報記者 李芳蕾;履坦科技：打造地面行走的農(nóng)機(jī)典范[N];中國工業(yè)報;2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王志瑞;四面體桿式移動機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];北京交通大學(xué);2019年

2 張啟彬;基于不確定性分析的移動機(jī)器人室內(nèi)定位與導(dǎo)航控制方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

3 李曄卓;可重構(gòu)多模式地面移動機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計與性能研究[D];北京交通大學(xué);2018年

4 黃辰;基于智能優(yōu)化算法的移動機(jī)器人路徑規(guī)劃與定位方法研究[D];大連交通大學(xué);2018年

5 程傳奇;非結(jié)構(gòu)場景下移動機(jī)器人自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué);2018年

6 馮晟;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動機(jī)器人室內(nèi)動態(tài)定位[D];東北大學(xué);2017年

7 邱增帥;面向室外環(huán)境的移動機(jī)器人自主場景理解[D];大連理工大學(xué);2018年

8 陳偉華;社會環(huán)境的輪式移動機(jī)器人定位導(dǎo)航方法研究[D];華南理工大學(xué);2018年

9 歐屹;特種地面移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與分析[D];南京理工大學(xué);2013年

10 姜健;多移動機(jī)器人協(xié)作方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃偉;基于激光雷達(dá)的移動機(jī)器人室內(nèi)三維地圖構(gòu)建[D];南京航空航天大學(xué);2018年

2 石長興;基于多傳感器信息融合的室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];重慶郵電大學(xué);2019年

3 朱家遠(yuǎn);移動機(jī)器人自抗擾控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

4 丁晟輝;地面多移動機(jī)器人協(xié)同避障與路徑規(guī)劃技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2019年

5 劉思明;移動機(jī)器人銑削系統(tǒng)控制技術(shù)[D];南京航空航天大學(xué);2019年

6 王晨琳;基于多源傳感器信息融合的移動機(jī)器人協(xié)同導(dǎo)航研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

7 金兆遠(yuǎn);移動機(jī)器人局部路徑規(guī)劃及其無盲區(qū)避障研究[D];南昌大學(xué);2019年

8 李科;六輪腿式移動機(jī)器人設(shè)計及動力學(xué)建模研究[D];安徽工業(yè)大學(xué);2019年

9 王蒙;室內(nèi)移動機(jī)器人的定位與建圖技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

10 韓文華;基于單線激光雷達(dá)的移動機(jī)器人動態(tài)環(huán)境導(dǎo)航研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號：2719844