本文關(guān)鍵詞：一種便攜式移動(dòng)偵察機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 便攜式移動(dòng)偵察機(jī)器人 越障 振動(dòng)觸覺(jué) 機(jī)器人為人導(dǎo)航 人機(jī)協(xié)作

【摘要】：便攜式移動(dòng)機(jī)器人具有體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、轉(zhuǎn)向靈活、攜帶方便等特點(diǎn),同時(shí)也能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊場(chǎng)景有效偵測(cè),廣泛應(yīng)用于災(zāi)難營(yíng)救、反恐防爆、軍事作業(yè)、核設(shè)施檢查等領(lǐng)域。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種便攜式移動(dòng)偵察機(jī)器人,尺寸為32cm×26cm×10cm,重約3.5kg,側(cè)面有兩個(gè)長(zhǎng)為20cm的桿臂,用于實(shí)現(xiàn)越障運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人主要是由機(jī)體、履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、桿臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)包括主控模塊、通信模塊、電源模塊以及多傳感器信息采集模塊。在移動(dòng)機(jī)器人硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上,進(jìn)行了機(jī)器人軟件設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)包括主程序、功能控制程序、串口通信程序以及網(wǎng)絡(luò)通信程序。對(duì)移動(dòng)機(jī)器人樣機(jī)基本性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究�；拘阅軐�(shí)驗(yàn)包括水平運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),越障性能實(shí)驗(yàn)以及傳感器功能實(shí)驗(yàn)。水平運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該機(jī)器人最大直線運(yùn)動(dòng)速度為1.61m/s以及轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)偏心距離與速度成負(fù)相關(guān)關(guān)系。越障性能實(shí)驗(yàn)是對(duì)機(jī)器人直接越障、正向攀爬和反向攀爬三種越障方式進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明直接越障、正向攀爬和反向攀爬的最大高度分別為80mm、100mm和230mm,并對(duì)這三種越障方式優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。在移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于振動(dòng)觸覺(jué)的移動(dòng)機(jī)器人為人導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上述小型移動(dòng)機(jī)器人、Kinect體感設(shè)備、ZigBee無(wú)線通信模塊、振動(dòng)觸覺(jué)腕帶裝置和PC上位機(jī)。移動(dòng)機(jī)器人搭載Kinect體感設(shè)備,結(jié)合振動(dòng)觸覺(jué)腕帶裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人為人導(dǎo)航的功能,即引導(dǎo)使用者在預(yù)先規(guī)劃好的路徑上行走。整個(gè)為人導(dǎo)航過(guò)程中人和機(jī)器人的距離和角度偏差控制在一定范圍內(nèi),最終使人安全準(zhǔn)確到達(dá)目的地。振動(dòng)觸覺(jué)腕帶裝置的實(shí)用性以及本系統(tǒng)的有效性在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中均得到驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：便攜式移動(dòng)偵察機(jī)器人 越障 振動(dòng)觸覺(jué) 機(jī)器人為人導(dǎo)航 人機(jī)協(xié)作
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-18
• 1.3.1 研究目的與意義14-15
• 1.3.2 本文主要工作15
• 1.3.3 內(nèi)容安排15-16
• 1.3.4 項(xiàng)目支持16-18
• 第二章 移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)分析18-32
• 2.1 機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)18-21
• 2.1.1 機(jī)器人的整體架構(gòu)18-19
• 2.1.2 桿臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 2.1.3 履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)20-21
• 2.2 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析21-30
• 2.2.1 水平直線運(yùn)動(dòng)分析21-22
• 2.2.2 水平轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)分析22-24
• 2.2.3 越障性能理論分析24-28
• 2.2.4 爬坡性能理論分析28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 第三章 移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)32-50
• 3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32
• 3.2 機(jī)器人硬件平臺(tái)搭建32-41
• 3.2.1 主控制器模塊33-34
• 3.2.2 電源模塊34-35
• 3.2.3 無(wú)線通信模塊35-36
• 3.2.4 功能模塊36-41
• 3.3 機(jī)器人下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)41-48
• 3.3.1 主程序41-42
• 3.3.2 網(wǎng)絡(luò)通信程序42-44
• 3.3.3 串口通信程序44-45
• 3.3.4 功能模塊程序45-48
• 3.4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 移動(dòng)機(jī)器人基本性能實(shí)驗(yàn)50-62
• 4.1 水平運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)51-54
• 4.1.1 直線運(yùn)動(dòng)51-52
• 4.1.2 轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)52-54
• 4.2 越障性能實(shí)驗(yàn)54-58
• 4.2.1 桿臂精度測(cè)試54-55
• 4.2.2 越障方式55-58
• 4.2.3 越障方式對(duì)比與分析58
• 4.3 傳感器功能實(shí)驗(yàn)58-60
• 4.3.1 紅外傳感器測(cè)試58-60
• 4.3.2 防跌落傳感器測(cè)試60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 移動(dòng)機(jī)器人為人導(dǎo)航系統(tǒng)研究62-74
• 5.1 引言62-63
• 5.2 導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案63-68
• 5.2.1 移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)63-67
• 5.2.2 振動(dòng)觸覺(jué)腕帶裝置67-68
• 5.3 導(dǎo)航算法研究68-70
• 5.3.1 領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者控制模型68-69
• 5.3.2 機(jī)器人為人導(dǎo)航算法69-70
• 5.4 機(jī)器人為人導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)70-72
• 5.4.1 腕帶裝置振動(dòng)識(shí)別率實(shí)驗(yàn)70
• 5.4.2 機(jī)器人為人導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 本文工作總結(jié)74
• 6.2 未來(lái)工作展望74-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：850570