機器人環(huán)境檢測與運動控制的三維仿真研究與設計.pdf

1、隨著科技發(fā)展,機器人產業(yè)的應用和需求與日俱增,人類生活各領域如工業(yè)、農業(yè)、教育、國防等逐漸出現(xiàn)機器人的影子。因此,機器人學是一個重要且極具廣泛應用價值的研究課題。
　　 機器人是任何高級的自動機械,它能協(xié)助或取代人類工作。機器人完成任務主要分為環(huán)境檢測和運動控制兩個過程。傳感器在環(huán)境檢測和運動控制中起重要作用,傳感器能使機器人具備類似人類的知覺功能和反應能力。按驅動機器人運動的不同方式,分為控制型機器人和自主移動式機器人:控制型

2、機器人在接收通過外部控制器輸入的指令后執(zhí)行任務；自主移動式機器人具備人類智能,可運行預先輸入的程序,根據人工智能相關原則執(zhí)行任務。由于涉及學科眾多,如今機器人的普及程度遠遠低于預期。隨著硬件設備的性價比不斷提高,硬件方面已不再是機器人領域發(fā)展的最大障礙,但機器人的應用、控制、人機交互的核心--機器人學的軟件分支仍有待發(fā)展。
　　 機器人的三維仿真是通過計算機對機器人的物理系統(tǒng)進行模擬,生成幾何圖形并進行三維顯示,從而確定機器人和

3、外部環(huán)境的動態(tài)變化過程,相對于二維仿真,三維仿真具有更直觀、更真實等優(yōu)點。仿真對機器人軟件的發(fā)展具有重要意義:通過仿真,可以在缺少實體的條件下對機器人程序進行測試,達到節(jié)省成本、縮短開發(fā)周期、評估機器人行為、減小由于程序的潛在漏洞而導致?lián)p壞昂貴設備的風險等目的。機器人的仿真主要應用在兩個方面:一是機器人的運動學和動力學、各種路徑規(guī)劃和控制方法的研究:二是機器人工作站的設計、機器人的選型、離線編程和碰撞檢測等。
　　 本文以輪式機

4、器人為基礎,構建和研究了傳感器對環(huán)境信息的檢測、機器人的運動控制、機器人的避障行為。主要包含如下內容:一是以三維圖形模擬現(xiàn)實環(huán)境,分別采用視覺傳感器、碰撞傳感器、激光傳感器對環(huán)境信息進行數(shù)據采集；二是構建控制型機器人和自主移動式機器人兩種模型,分別對機器人的運動控制、路徑跟蹤的三維仿真進行研究和設計；三是結合數(shù)據采集和運動控制,對機器人探索未知領域,以及利用模糊邏輯對傳感器所采集的數(shù)據進行信息融合,對機器人在未知環(huán)境下的避障行為的三維仿