2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、目前,智能機器人正在被廣泛應用在搜索、援救、軍事戰(zhàn)爭、采礦、科學探索、法律執(zhí)行、醫(yī)療救護等一系列關系國計民生的關鍵領域。如今它們已不僅僅是一種工具,而是人類生活的助手、工作的搭檔,發(fā)揮著日益重要的作用。環(huán)境問題已經(jīng)成為當今世界一個全球化問題,然而環(huán)境是否被污染、污染程度如何,都需要由實驗數(shù)據(jù)來評定,這就需要進行現(xiàn)場觀測。在大范圍惡劣環(huán)境中,第二代機器人無法工作,監(jiān)測船也難以到達,此時就需要有一種智能探測機器人。 本文正是基于上述

2、需求,研究了近海智能探測機器人的軟硬件實現(xiàn)及導航算法。近海智能探測機器人能夠實現(xiàn)自主避障、自主導航、錯誤報警和自救等功能,同時工作人員擁有機器人優(yōu)先控制權,可以通過工作站發(fā)送指令控制機器人,以便在機器人無法做出判斷或遇到意外情況時給予指示,更好地完成全方位探測。 近海智能探測機器人系統(tǒng)是一個軟硬件相結合的平臺。硬件系統(tǒng)包括:中央控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、避障系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。聲納在本系統(tǒng)中發(fā)揮重要

3、作用,一方面,通過聲納可以探測深度信息,進而實現(xiàn)海底地形重建;另一方面,聲納可以識別障礙物,協(xié)助實現(xiàn)機器人自主避障。視覺傳感器將捕獲數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳丝刂葡到y(tǒng)(即機器人中心控制系統(tǒng))進行處理,然后壓縮發(fā)送到工作站,在工作站可實現(xiàn)海底視覺地圖重構。本文分模塊對硬件系統(tǒng)進行了詳細介紹,并給出部分電路的電路圖。軟件系統(tǒng)包括:操作系統(tǒng)、驅動程序和應用軟件,操作系統(tǒng)是底層軟件,本系統(tǒng)中采用LINUX操作系統(tǒng),通過對LINUX內(nèi)核剪裁,編譯適合本系統(tǒng)

4、的內(nèi)核;驅動程序是軟硬件之間的橋梁,應用程序通過驅動程序才能訪問硬件設備;應用軟件包括服務器端控制系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng),客戶端系統(tǒng)包括中央控制系統(tǒng)和各子系統(tǒng)應用軟件。 智能機器人一個重要特征就是能實現(xiàn)自主導航,導航技術是移動機器人實現(xiàn)完全自主的關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)環(huán)境信息的完整程度、導航指示信號類型、導航地域等因素不同,可將移動機器人的導航方式分為航跡推算導航、慣性導航、地圖導航、主動信標導航、路標導航、GPS導航、視覺導航和其它方式導航

5、。本系統(tǒng)采用GPS/DR(航位推算)組合導航,由于GPS精度限制,近海智能探測機器人定位精度只能達到十到二十米,為提高GPS定位精度,本系統(tǒng)將航位推算與GPS導航相結合。同時本文研究了UPF(無跡粒子濾波)算法,并對算法進行改進后運用于GPS/DR導航,在實驗結果中證明了算法有效。 本論文分五大部分對系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)及導航算法進行了介紹。第一部分介紹了本課題的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及本課題的實際應用價值,第二部分介紹了近海智

6、能探測機器人的硬件架構并詳細介紹了各個子系統(tǒng)的硬件選型及電路實現(xiàn)。第三部分介紹了系統(tǒng)的軟件架構,分三個層次介紹了軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)。第四部分介紹了系統(tǒng)的導航算法,并在實驗結果中驗證了算法有效性。第五部分對論文內(nèi)容進行了總結,并根據(jù)目前相關技術的發(fā)展趨勢、研究現(xiàn)狀做出展望。 作者參與了近海智能探測機器人硬件選型、電路圖繪制、PCB板繪制等工作;參與了嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核升級、驅動程序開發(fā)、串口應用程序設計等工作;研究了無跡粒子濾波,并對

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