基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能清潔機(jī)器人避障系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、智能清潔機(jī)器人是自動(dòng)化控制技術(shù)和人工智能技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其集成了自動(dòng)化控制領(lǐng)域和人工智能的多學(xué)科的知識(shí)。作為一種服務(wù)型機(jī)器人其包含機(jī)器人領(lǐng)域的傳感器技術(shù)、自動(dòng)回充技術(shù)、自動(dòng)避障技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)以及電源技術(shù)等，清潔機(jī)器人產(chǎn)品的智能化水平是以上各領(lǐng)域技術(shù)的綜合體現(xiàn)，相比于其他技術(shù)的研究，目前在清潔機(jī)器人避障方面的研究還有很大的提升空間。本文針對(duì)當(dāng)前清潔機(jī)器人避障控制存在的問題，提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的避障控制策略，并針對(duì)具體需求，對(duì)避障控

2、制進(jìn)行了系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。環(huán)境識(shí)別是清潔機(jī)器人避障的前提，對(duì)障礙物進(jìn)行有效探測(cè)是避障控制的基本保證。本文環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)由分布在清潔機(jī)器人的不同方位的超聲波傳感器和反射式紅外傳感器構(gòu)成，各個(gè)傳感器采集到的信息將利用多傳感器信息融合技術(shù)，進(jìn)行預(yù)處理，然后交于控制系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境的數(shù)據(jù)分析和避障控制決策處理。考慮到以上數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性，本文避障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用 ARM+DSP處理模式，即利用STM32F103和TMS320F2812作為控制系統(tǒng)的核心處理

3、芯片。其中，STM32F103作為上位機(jī)處理清潔機(jī)器人在避障過程中的中斷信號(hào)、人機(jī)交互以及驅(qū)動(dòng)模塊控制；TMS320F2812作為下位機(jī)，利用其高速運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)對(duì)多傳感器信息融合和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)避障算法的處理，上位機(jī)和下位機(jī)采用CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。
　　本研究在避障控制算法研究的基礎(chǔ)之上，對(duì)控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)：包括傳感器模塊、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、串口通訊模塊等。對(duì)環(huán)境傳感器的總布局以及超聲波傳器、反射式紅外傳感

4、器和陀螺儀傳器的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；驅(qū)動(dòng)模塊當(dāng)中，對(duì)清潔機(jī)器人的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式和PWM驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行了研究，并且對(duì)H橋驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)；基于全局坐標(biāo)和相對(duì)坐標(biāo)，對(duì)清潔機(jī)器人進(jìn)行了系統(tǒng)化的建模分析，并且基于實(shí)際避障環(huán)境，對(duì)障礙物模型進(jìn)行分析和歸類。本文還對(duì)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的基本理論進(jìn)行了研究，結(jié)合具體控制需求，設(shè)計(jì)了清潔機(jī)器人避障的模糊控制規(guī)則，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)模糊控制的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。本文最后搭建了避障控制的仿真環(huán)境，