基于无线传感器网络的机器人导航技术研究

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无线传感网和移动机器人在前沿的科学技术领域里占有一席之地,如果能使这两个研究对象进行科学地结合则可以发挥出更大的作用,这也是现在学者们研究的一个难题。本文正是尝试把这两个研究对象结合。在机器人方面,主要研究了动态环境建模问题与路径规划问题;在无线传感器网络方面,则主要研究了移动机器人在导航过程中进行定位算法。论文最后搭建了一个比较简易的实验,实验中展示了移动机器人在无线传感器网络中导航功能,本研究的主要工作和贡献在于:(1)改进了一种新的基于声纳环测距的环境直接表征地图描述方法,该方法通过安装在移动机器人上的超声波测距传感器来获取周围环境的数据进行环境建模。该环境建模描述简洁,便于机器人的理解和处理,满足机器人的实时性要求。(2)提出了基于虚拟弹簧的移动机器人路径规划算法,利用弹簧的特性,让机器人有效避开障碍物和自适应调整速度。在保证安全的前提下提高了移动机器人导航速度。比起人工势场法,虚拟弹簧法下移动机器人所走的路径比人工势场法下移动机器人所走的路径缩短了1%到11%。(3)描述了一种移动机器人的导航过程,在无线传感器网络定位算法中,详细地介绍了滤波、能量衰减模型和其他定位中使用到的算法和原理,并且在实验中展示了该方法的具体实现,通过分析移动机器人导航中的数据,说明了该导航方法的有效性和可行性。
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