具有環(huán)境感知能力的四足機(jī)器人自主避障及姿態(tài)穩(wěn)定控制.pdf

1、在小型四足機(jī)器人上加載姿態(tài)傳感器、溫濕度、紅外測距等傳感器，建立對環(huán)境的認(rèn)知和學(xué)習(xí)，從而使機(jī)器人適應(yīng)該環(huán)境并能更好地保持身體平衡、運動穩(wěn)定。小型四足機(jī)器人具備對環(huán)境感知的能力，實現(xiàn)自主避障及姿態(tài)穩(wěn)定控制等工作任務(wù)，將在救災(zāi)、反恐、核泄漏等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。因此研究裝載多種傳感器的小型四足機(jī)器人，實現(xiàn)環(huán)境感知、在未知地形環(huán)境下保持運動穩(wěn)定、自主路徑導(dǎo)航，將具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。
　　本研究設(shè)計了小型四足機(jī)器人控制軟、硬

2、件系統(tǒng)，并對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性予以實驗驗證。實驗表明：所設(shè)計的控制系統(tǒng)的軟、硬件都較為合理，對角度控制較為精準(zhǔn)，能較好地控制四足機(jī)器人的運動，自主運動穩(wěn)定流暢。搭建了基于Matlab/Simulink的機(jī)身姿態(tài)調(diào)整仿真模型，使用PID控制算法，很好地實現(xiàn)了姿態(tài)的實時跟蹤；采用小型姿態(tài)傳感器和自主研發(fā)的無線半實物調(diào)試系統(tǒng)，結(jié)合Matlab模型控制，實現(xiàn)對小型四足機(jī)器人機(jī)身姿態(tài)的實時調(diào)控。采用4個紅外測距傳感器，建立自主避障策略，能夠

3、使機(jī)器人沿著未知區(qū)域邊界運動，并能實時躲避前進(jìn)中的障礙物，從而實現(xiàn)自主避障功能。在避障的運動過程中實時記錄每一次的運動方位和移動距離，并將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，通過Matlab程序記錄和處理，實時生成機(jī)器人的運動軌跡，從而可獲得未知區(qū)域邊界的圖形，為探索未知區(qū)域提供圖形數(shù)據(jù)支持。基于裝載的溫濕度、煙霧氣敏和人體紅外傳感器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將小型四足機(jī)器人運動控制和傳感器數(shù)據(jù)采集相關(guān)聯(lián)，成功地完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的小型四足機(jī)器人運動控制和傳感器數(shù)