危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的研制.pdf

1、危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人可以代替人去完成危險(xiǎn)的工作，特別是在發(fā)生重大化學(xué)物質(zhì)泄漏或環(huán)境污染事故時(shí)，經(jīng)常遇到情況不明、人員無法接近或高度危險(xiǎn)的區(qū)域，利用機(jī)器人代替工作人員進(jìn)入危險(xiǎn)場合去查明現(xiàn)場情況、取回樣本、處理高危險(xiǎn)性事件，則可大大減少人員傷亡，提高保障能力和工作效率。圍繞危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的研制工作，研制了移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)以及操作員控制器。 首先分析了危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的功能需求，選擇了可以在復(fù)雜地

2、形上行駛的四輪車架作為移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)。設(shè)計(jì)了一個(gè)層次式、具有模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點(diǎn)的危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人電子系統(tǒng)硬件，介紹了一個(gè)融合層次式控制體系與基于行為的控制體系優(yōu)點(diǎn)的混合式移動(dòng)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)。 接著介紹了危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制和轉(zhuǎn)向控制，采用經(jīng)典PID算法和模糊控制相結(jié)合的模糊PID控制方法實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度的控制。 針對危險(xiǎn)品探測移

3、動(dòng)機(jī)器人在正常工作時(shí)，既要監(jiān)控自身的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)速度、以及機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)，也要感知所處的工作環(huán)境，設(shè)計(jì)了移動(dòng)機(jī)器人傳感器系統(tǒng)，它由測距系統(tǒng)、車體傾斜測量模塊、GPS定位系統(tǒng)等組成。測距系統(tǒng)由超聲測距模塊、紅外測距模塊和數(shù)據(jù)融合模塊組成，利用自適應(yīng)加權(quán)融合算法實(shí)現(xiàn)多傳感器信息融合，能很好地滿足移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航時(shí)的避障要求。車體傾斜測量模塊能夠?qū)崟r(shí)地測量移動(dòng)機(jī)器人的側(cè)傾和前滾姿態(tài)。GPS模塊則能給出機(jī)器人當(dāng)前所在位置的經(jīng)緯度、海拔高度

4、等信息。 根據(jù)操作員遙控操作控制器的功能需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于人機(jī)交互的操作員控制器，由模擬命令輸入面板和一臺(tái)筆記本電腦組成，具有命令輸入直觀、操作方便、交互性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 最后介紹了危險(xiǎn)品探測移動(dòng)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)表明機(jī)器人能在碎石、草地等崎嶇地面行駛；能利用自身攜帶的攝像頭、可燃或有毒氣體傳感器等對未知環(huán)境或者危險(xiǎn)區(qū)域的地形、環(huán)境參數(shù)、氣體濃度進(jìn)行探查并回傳數(shù)據(jù)、圖像；滿足危險(xiǎn)品探測等一般任務(wù)的需求。此外，它還能方便