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基于移动机器人平台的一种避障算法研究

作　者: 陈东
导　师: 孙汉旭；贾庆轩
学　校: 北京邮电大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 移动机器人 信息融合 避障策略 ARM9
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 196次
引　用: 1次
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内容摘要


随着科学技术的快速发展,机器人已经越来越多的应用于人们的日常生活中。如何使机器人在执行任务的过程中更加有效、准确的避开障碍物是目前研究的重点与热点,本文使用两种传感器结合的方式来研究移动机器人在未知环境中的避障。本文分析了移动机器人避障算法的研究现状,重点研究了移动机器人避障系统的设计、避障策略的分析及软件实现、硬件平台的搭建,并通过仿真与实验对机器人避障进行了验证。本文的主要研究内容包括以下几点：首先,设计了基于红外测距传感器与CCD相机相结合的移动机器人避障系统,分析了多传感器的融合原理并设计了基于红外与图像两种传感器的避障系统的信息融合方式。其次,为了验证避障算法和两种传感器融合在移动机器人避障中可靠性和实用性,设计并搭建了基于ARM9为核心的移动机器人驱动控制平台。最后，研究了移动机器人的避障策略,提出了基于几何关系的单目视觉测距算法,提出了移动机器人的避障流程,分析了避碰点的选择和局部路径规划,使得移动机器人能更好的绕开障碍物顺利执行任务,并通过软件仿真和实验进行了验证。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 论文研究背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
    1.2.1 国外移动机器人研究现状  8-10
    1.2.2 国内移动机器人研究现状  10-11
  1.3 论文研究内容及结构  11-12
第二章 移动机器人避障系统设计  12-32
  2.1 避障系统测距原理  12-22
    2.1.1 视觉图像测距原理原理  12-14
      2.1.1.1 单目视觉原理  12-13
      2.1.1.2 视觉系统位置检测  13-14
    2.1.2 红外测距原理  14-16
    2.1.3 视觉图像处理  16-22
      2.1.3.1 图像预处理  16-19
      2.1.3.2 图像分割  19-20
      2.1.3.3 图像边缘检测  20-22
  2.2 移动机器人避障系统设计  22-25
    2.2.1 红外测距系统设计  22-24
    2.2.2 图像处理实例分析  24-25
  2.3 信息融合  25-31
    2.3.1 信息融合的关键问题  26-29
      2.3.1.1 数据转换  26-27
      2.3.1.2 信息融合的分类  27-28
      2.3.1.3 信息融合的常用方法  28-29
    2.3.2 信息融合规则  29-30
    2.3.3 信息融合的应用  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 移动机器人硬件平台设计与搭建  32-42
  3.1 移动机器人平台硬件系统结构  32
  3.2 基于ATmega128的电机控制电路  32-40
    3.2.1 控制电路整体结构图  32-33
    3.2.2 控制驱动板电源  33-35
    3.2.3 微控制器  35-37
    3.2.4 串行(RS232)接口  37-38
    3.2.5 舵机驱动与电机调速器  38-40
  3.3 ARM9  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章 避障策略及软件设计  42-59
  4.1 避障策略研究  42-48
    4.1.1 到达目标行为  43-44
    4.1.2 躲避固定障碍物行为  44-47
      4.1.2.1 人工势场法  44-46
      4.1.2.2 改进的人工势场法  46-47
    4.1.3 沿墙壁运动行为  47-48
  4.2 控制软件设计  48-55
    4.2.1 模数转换  48-52
    4.2.2 移动机器人电机控制  52-54
    4.2.3 控制程序设计  54-55
  4.3 移动机器人避障算法研究  55-58
    4.3.1 避碰点的选择  56-58
    4.3.2 机器人路径规划  58
  4.4 本章小结  58-59
第五章 移动机器人避障仿真与实物实验  59-64
  5.1 机器人避障仿真实验  59-60
  5.2 机器人避障实物实验  60-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章 总结与展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
硕士期间发表的论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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