履带式移动机器人的避障控制

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随着计算机和机器人技术的不断发展,现代移动机器人在民用、军事、科学研究等方面得到了越来越广泛的应用,它们可以代替人类完成很多在繁重或恶劣条件下人类无法胜任的工作。因此,移动机器人的研究一直都得到了各国的高度重视。随着移动机器人应用范围的不断扩展,机器人所面临的工作环境也越来越复杂,并且多数是未知的、动态的和非结构化的,使避障成为移动机器人研究的一个重要方向。移动机器人的避障就是机器人躲避其认为有可能碰到的物体的行为,这种行为始终贯穿于机器人的运动中,是移动机器人运动的关键之所在。本文以REVV-B型履带式智能移动机器人为研究平台,采用超声波传感器和红外线传感器实现机器人避障控制。首先介绍了履带式智能移动机器人的系统结构及运动学原理,对履带式智能移动机器人的平面运动进行了运动学分析。针对履带式移动机器人的差动驱动特点,提出了机器人运动控制系统的实现方案。其次对履带式机器人的硬件系统进行了详细分析。选用了ADT-8940A1运动控制卡,通过调用它的库函数来实现机器人的前进、后退等各种运动。采用四套超声波传感器,用来进行机器人运动过程中的障碍物距离测量;采用四套红外线传感器,用来进行检测障碍物的有无。最后用模糊控制理论来解决机器人的自动避障问题。介绍了模糊控制理论以及如何利用模糊控制算法实现移动机器人自动地避开障碍物。通过适当地选取输入、输出量,建立模糊控制规则和推理方法来建立模糊控制器,并进行MATLAB仿真。运用MATLAB语言进行了三输入单输出模糊控制器设计,在REVV-B型履带式智能移动机器人上进行了实验,验证了控制策略的可行性并且能够实现避障。
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