基于擴頻聲波的移動機器人定位與導(dǎo)航.pdf

1、目前，機器人行業(yè)正在飛速發(fā)展，特別是通用型智能移動機器人開始在工業(yè)搬運，農(nóng)業(yè)自動化以及服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。與工業(yè)機械臂不同，移動機器人通過改變自身在物理空間中的位置來實現(xiàn)特定的應(yīng)用。在運動過程中，如何精確定位自己在環(huán)境中的位置并實現(xiàn)自主導(dǎo)航是移動機器人最基礎(chǔ)也是最重要的功能，因此開發(fā)一個低成本，高精度，高魯棒性的定位導(dǎo)航系統(tǒng)對推動移動機器人的普及應(yīng)用具有重要意義。
　　本文主要研究了自主移動機器人系統(tǒng)中的定位導(dǎo)航技術(shù)，以大

2、規(guī)模自動化倉庫中的搬運機器人為研究對象，針對目前定位導(dǎo)航系統(tǒng)成本高，可擴展性差的問題，提出了基于擴頻聲波的定位方案并將其應(yīng)用于移動機器人自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)中。該系統(tǒng)具有低成本，高精度，可擴展等特點。采用聲波定位技術(shù)來解決定位系統(tǒng)高成本的難題，但是考慮到聲定位精度差，易受干擾等特點，系統(tǒng)引入了擴頻技術(shù)來提高定位精度和抗干擾能力，本文第二章詳細介紹了擴頻聲波定位系統(tǒng)的原理、框架和相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，并通過靜態(tài)定位實驗測試該系統(tǒng)的定位精度可以達到1

3、0cm左右。把擴頻聲波定位系統(tǒng)應(yīng)用于移動機器人的動態(tài)位置跟蹤，為了實現(xiàn)對機器人在運動過程中的可靠定位，采用了基于擴展卡爾曼濾波器的多傳感器融合技術(shù)。在第三章中建立了機器人的運動學(xué)模型以及航位推算公式，并提出了航位誤差校正方法。在此基礎(chǔ)上，通過EKF算法把推算得到的相對位置與測量得到的絕對位置融合起來，仿真和實驗結(jié)果表明，組合定位技術(shù)可以達到較好的定位跟蹤效果。對機器人位置的動態(tài)跟蹤是實現(xiàn)導(dǎo)航的前提，為了進一步實現(xiàn)自主避障，設(shè)計了超聲避障