结构环境中机器人自定位与导航的研究及实现

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随着计算机和机器人技术的发展,现代移动机器人在工业制造、军事、民用、科学研究等方面得到了越来越广泛的应用.它们可以代替人类实现很多繁重或恶劣条件下人类无法胜任的工作.该文对移动机器人在结构环境中的自定位、自主式控制、远程控制三个方面进行了研究.该文的第一部分研究了移动机器人在结构环境下的快速自定位问题.快速准确的定位信息是机器人进行自主控制的重要前提,同时它也为机器人的远程控制提供了必要的参考信息.文中提出一种基于多传感器信息融合的快速自定位算法,并将定位算法应用到RoboCup机器人足球赛中,试验结果证明了算法的有效性.该文第二部分着重研究了移动机器人的自主导航问题,分析了慎思导航与行为导航各自的优缺点,在此基础上,借鉴混合控制的思想将传统的慎思导航与基于行为的导航相结合,设计并实现了一种分层控制的导航结构,它同时具备慎思导航的高效性与行为导航的快速性.在现实环境中,采用这种结构的机器人可以充分利用已知环境信息,制定出合理的导航路线,并能够有效地克服环境中不确定信息的干扰,安全快速的完成导航任务.第三部分设计并实现了用于移动机器人远程控制系统底层平台.该文的工作主要集中在底层平台中的机器人服务器程序与演示程序的设计与实现.机器人服务器用作通信以及演示程序调度,可分为通信程序和机器人控制程序,两者以共享内存方式实现数据共享.通信程序负责移动机器人与HTTP服务器进行数据交换,数据包括用户命令和机器人状态信息.控制程序对用户命令进行解析,根据用户要求,调度相应的演示程序.演示程序包括机器人手动射门、机器人舞蹈、机器人射门示范等交互式表演程序,可供远程用户调用.在局域网、校园网和Internet范围内进行了测试,测试结果表明该系统可以稳定的运行.
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