室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航與定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、在室內(nèi)移動機(jī)器人研究領(lǐng)域中，導(dǎo)航與定位成為了主要的研究方向。大多數(shù)控制系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)，但是微處理器系統(tǒng)在處理、計算、分析數(shù)據(jù)的能力較弱。為了解決微處理器的缺點，通常把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)中，通過PC處理，完成對控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。本文研究的室內(nèi)移動機(jī)器人控制系統(tǒng)通過上位機(jī)、下位機(jī)兩部分而設(shè)計。上位機(jī)通過具有強(qiáng)大數(shù)學(xué)運算能力的MATLAB軟件為平臺而搭建，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和人機(jī)交互控制界面。下位機(jī)主要是基于ARM芯片的STM32

2、作為控制平臺，兩者通過ZigBee無線通訊技術(shù)實現(xiàn)兩者的通訊。這樣設(shè)計能夠節(jié)省了下位機(jī)的存儲資源、提高了控制系統(tǒng)的運算能力、容易構(gòu)建信息數(shù)據(jù)庫等，提高機(jī)器人的靈敏度，加強(qiáng)了機(jī)器人的可控性。
　　導(dǎo)航技術(shù)是移動機(jī)器人的核心。本文提出了一種PDSFA算法與dijkstra算法相結(jié)合，并基于自由空間法實現(xiàn)了室內(nèi)移動機(jī)器人導(dǎo)航的路徑規(guī)劃關(guān)鍵問題。并與兩種改進(jìn)人工魚群算法的結(jié)果對比，PDSFA算法具有運行時間短，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在已知的室內(nèi)

3、作業(yè)環(huán)境的情況下，還需要對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行建模。目前，建模的方法有很多，主要通過柵格法、可視圖法、自由空間法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。本文提出了基于MATLAB圖像處理工具箱獲取室內(nèi)環(huán)境的圖像，并通過MATLAB獲取圖像中障礙物的坐標(biāo)，完成了自由空間法中環(huán)境模型的構(gòu)建，為室內(nèi)移動機(jī)器人路徑規(guī)劃打下了基礎(chǔ)。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人定位技術(shù)的方法也隨著發(fā)展。目前， GPS定位技術(shù)，軍事、民用領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在民用領(lǐng)域中，受到各種因

4、素的限制，在室內(nèi)定位精度誤差較大，所以未能在室內(nèi)移動機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。還有比較主流的定位方式中紅外定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、視覺定位技術(shù)。本文主要采用RFID定位技術(shù)，基于每張RFID電子標(biāo)簽中都有唯一的ID號，機(jī)器人通過讀取鋪設(shè)在室內(nèi)的ID卡，即可知道機(jī)器人的位置，實現(xiàn)機(jī)器人的定位功能。
　　經(jīng)過對各個模塊和系統(tǒng)的測試，表明機(jī)器人在室內(nèi)模擬家居環(huán)境下進(jìn)行定位、導(dǎo)航、避障、上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，以及機(jī)器人通過自主決策完成路