移動機器人CASIA-I體系結(jié)構(gòu)與運動控制研究.pdf

1、移動機器人是機器人學(xué)的一個重要分支,一個完整的移動機器人系統(tǒng)通常由移動機構(gòu)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個部分組成.該文圍繞移動機器人感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大方面,對非結(jié)構(gòu)環(huán)境下輪式移動機器人體系結(jié)構(gòu)、傳感器信號處理與融合、運動控制、定位與避障等問題進行了研究.該文首先對移動機器人的歷史和發(fā)展趨勢、移動機器人體系結(jié)構(gòu)和運動控制等進行了綜述,同時介紹了該文的選題背景、主要研究內(nèi)容和研究意義.其次,分析了移動機器人水平型體系結(jié)構(gòu)和垂直型體系結(jié)構(gòu)的特點

2、及其所適應(yīng)的范圍,提出了將水平型體系結(jié)構(gòu)和垂直型體系結(jié)構(gòu)結(jié)合起來的基于多DSP并行處理的混合型體系結(jié)構(gòu),結(jié)合我們研制的移動機器人CASIA-I給出了該混合型體系結(jié)構(gòu)的軟、硬件實現(xiàn)和系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成.第三,提出了一種采用多DSP和CAN總線來控制和處理移動機器人各類傳感器的方法,給出了移動機器人CASIA-I紅外、超聲和接近傳感器信號處理的原理和具體實現(xiàn).對于各類傳感器的處理結(jié)果,采用D-S證據(jù)理論進行了融合.第四,采用自適應(yīng)模糊PID控

3、制方法實現(xiàn)了移動機器人CASIA-I的底層伺服控制.在分析差動輪式移動機器人運動學(xué)的基礎(chǔ)上,將移動機器人的運動軌跡分解為直線、施轉(zhuǎn)和圓弧三種情況,分別進行了運動學(xué)分析;作為逆運動學(xué)求解的一個例子,給出了機器人實現(xiàn)半徑為r的圓弧運動時左右輪所需的速度和速度差,采用DSP匯編語言實現(xiàn)了對移動機器人CASIA-I的運動控制.第五,分析了基于光電碼盤的差動輪式移動機器人定位原理,推導(dǎo)出了移動機器人CASIA-I直線、旋轉(zhuǎn)和圓弧運動的定位公式,給

4、出了移動機器人CASIA-I定位系統(tǒng)的具體構(gòu)成,研究了采用光電碼盤實現(xiàn)移動機器人CASIA-I坐標定位和方向定位的方法.針對移動機器人碼盤定位的誤差累積問題,提出了將基于碼盤的定位方法和基于CCD視覺的定位方法相結(jié)合的移動機器人CASIA-I自定位方法.第六,針對全局環(huán)境未知、且存在動、靜態(tài)障礙物的情況,提出了基于紅外和接近兩層傳感器的動態(tài)避障算法,實現(xiàn)了移動機器人CASIA-I的避障功能.最后,該文對所取得的研究成果進行了總結(jié),并指出