基于不確定性分析的移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展,人們對(duì)高智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的需求越來(lái)越迫切,移動(dòng)機(jī)器人研究也進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段.目前,移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知和不確定性分析能力成為衡量其智能化程度高低的重要標(biāo)志.該文在國(guó)家"863"高技術(shù)項(xiàng)目"足球機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究"和中國(guó)科學(xué)院研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目"移動(dòng)機(jī)器人智能環(huán)境感知系統(tǒng)"的資助下,針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知問(wèn)題展開(kāi)了深入研究.該論文基于不確定性分析方法,以移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知為中心,展開(kāi)了感知技術(shù)、環(huán)境感知與建模、

2、機(jī)器人定位、實(shí)時(shí)導(dǎo)航與避障等方面的研究.該論文的研究工作包括以下幾方面:首先,該論文綜述了移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用背景、發(fā)展?fàn)顩r,闡述了移動(dòng)機(jī)器人中不確定性分析研究現(xiàn)狀和主要的研究問(wèn)題,并對(duì)該文的選題背景、意義和主要內(nèi)容進(jìn)行了介紹.其次,分析了移動(dòng)機(jī)器人傳感器技術(shù),提出一種"嵌入式環(huán)境感知"的概念,并對(duì)機(jī)器人傳感器技術(shù)的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了展望.研制了一種面向移動(dòng)機(jī)器人的嵌入式非視覺(jué)類(lèi)環(huán)境感知系統(tǒng),并介紹了軟、硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái).第三,針對(duì)超聲傳感器存在

3、的不確定性,在深入分析超聲測(cè)距工作機(jī)理和工作特性的基礎(chǔ)上,提出了一種自適應(yīng)濾波的新方法,以克服超聲探測(cè)的不確定性.接著,通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)比較,提出了一種基于模糊測(cè)度的超聲測(cè)距數(shù)學(xué)建模方法.實(shí)驗(yàn)分析表明這些策略和方法的合理性和有效性.第四,結(jié)合超聲測(cè)距存在的不確定性特點(diǎn),深入研究了移動(dòng)機(jī)器人自主環(huán)境地圖構(gòu)建與環(huán)境建模等相關(guān)問(wèn)題.提出一種"有限探測(cè)視場(chǎng)"VLS的探測(cè)策略,以改善超聲環(huán)境探測(cè)性能,并采用主觀Bayesian推理方法實(shí)現(xiàn)環(huán)境地

4、圖的構(gòu)建.第六,探討了動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下,移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)時(shí)導(dǎo)航與避障問(wèn)題,利用一種基于行為仲裁的包容式控制結(jié)構(gòu),并采用了改進(jìn)虛擬勢(shì)場(chǎng)法(MVFF),結(jié)合模糊推理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的避障與導(dǎo)航.仿真和實(shí)際導(dǎo)航避障實(shí)驗(yàn)表明,該文的控制體系結(jié)構(gòu)和導(dǎo)航避障算法的有效性.最后,對(duì)作者研究成果給出了總結(jié),并闡述需要進(jìn)一步深入研究的工作.該論文在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)方法的選擇上,都是結(jié)合現(xiàn)有環(huán)境感知系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上,靈活地采用不確定分析技術(shù)方法來(lái)解決環(huán)境感