室外自主移動機器人導航系統(tǒng)及其仿真軟件的設計與實現.pdf

1、自主式移動機器人具有高度自規(guī)劃、自組織和自適應能力，適合于在復雜的非結構化環(huán)境中工作。其目標是在沒有人的干預、無需對環(huán)境做任何規(guī)定和改變的條件下有目的地移動和完成相應任務。所以，在自主式移動機器人相關技術中，導航是其中一個重要組成部分，也是移動機器人實現智能化以至完全自主的關鍵技術。我國在智能移動機器人研究方面雖然已經取得了一定的成果，但由于起步較晚，在研究和應用方面都落后于一些西方國家，而且還沒有達到完全實用。因此，進行這項研究，具有

2、一定的理論意義和工程應用意義。 移動機器人導航系統(tǒng)主要內容包括移動機器人的定位和路徑規(guī)劃。為了賦予機器人智能和自主的能力，本文對移動機器人導航系統(tǒng)及其仿真軟件進行了分析研究。 首先介紹了移動機器人的發(fā)展狀況，分析了國內外移動機器人研究現狀。并綜合分析比較了目前常用的移動機器人定位和路徑規(guī)劃技術，結合設計需求，提出了室外自主移動機器人定位及路徑規(guī)劃比較合理的總體設計方案。 針對定位本文分析研究了GPS定位，DR導航

3、原理。GPS定位存在誤差大，有盲區(qū)等缺點；而DR航位推算存在初始準確但誤差隨時間累積的問題。因此，對移動機器人運動進行建模并使用卡爾曼濾波將二者數據進行融合，綜合二者的優(yōu)點，可以有效提高定位精度。通過實驗表明，濾波后定位效果大大好于單獨使用GPS或者DR定位。 為了對移動機器人的定位、運動控制和路徑規(guī)劃進行研究，編寫了通用的二維移動機器人仿真軟件RSP。真實模擬了實際環(huán)境，大大提高了算法的驗證效率，并為以后的實驗提供方便。并在此

4、基礎上，設計并實現了三維機器人仿真軟件RSP3D。相對于二維的RSP，RSP3D可以更好地對機器人及其運動環(huán)境進行模擬，大大提高仿真的有效性。針對路徑規(guī)劃本文分析研究了基于行為的運動控制算法，將其應用于室外移動機器人的導航控制中。借鑒免疫網絡的原理，構建了一個行為仲裁系統(tǒng)，對行為單元進行協調。系統(tǒng)能根據外部環(huán)境動態(tài)地改變行為單元的優(yōu)先級，同時考慮到反應式控制體系固有的缺陷，添加規(guī)劃推理模塊對系統(tǒng)進行推理和指導，增強系統(tǒng)對環(huán)境的適應能力和