自主移動機器人系統(tǒng)的設(shè)計.doc
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自主移動機器人系統(tǒng)的設(shè)計,頁數(shù) 76字數(shù) 27997摘要 現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是進入上個世紀80年代以來[1]，機器人技術(shù)進步與其在各個領(lǐng)域的廣泛應用，引起了各國專家的普遍關(guān)注。作為機器人科學的一個重要的組成部分，移動機器人一直是機器人科學的研究熱點之一。近年來對移動機器人的研究受到重視，自主式移動機器人是研究最...
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自主移動機器人系統(tǒng)的設(shè)計
頁數(shù) 76 字數(shù) 27997
摘要
現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是進入上個世紀80年代以來[1]，機器人技術(shù)進步與其在各個領(lǐng)域的廣泛應用，引起了各國專家的普遍關(guān)注。作為機器人科學的一個重要的組成部分，移動機器人一直是機器人科學的研究熱點之一。近年來對移動機器人的研究受到重視，自主式移動機器人是研究最多的一種。作為智能機器人的一種，自主式機器人能夠按照預先給出的任務(wù)指令，根據(jù)已知的地圖信息做出全局路徑規(guī)劃，并在行進過程中，不斷感知周圍環(huán)境信息，引導機器人自身繞開障礙物(簡稱避障)，安全行駛到達指定目標，并執(zhí)行要求的動作與操作。
下面就自主移動式機器人[2]的關(guān)鍵技術(shù)、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和本文的研究工作等方面分別予以介紹。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 自主移動機器人技術(shù)概述 1
1.2.1 自主移動機器人的分類 1
1.2.2 自主移動機器人的關(guān)鍵技術(shù) 2
1.3 目前研究熱點及發(fā)展趨勢 3
1.3.1 國外移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3.2 國內(nèi)研制的幾種移動機器人 4
1.4 本課題的來源與研究內(nèi)容 6
第2章 移動機器人的體系結(jié)構(gòu) 7
2.1 移動機器人的結(jié)構(gòu) 7
2.1.1 移動平臺系統(tǒng) 7
2.1.2 機械手系統(tǒng) 8
2.1.3 視覺系統(tǒng) 9
2.1.4 主控系統(tǒng) 10
2.1.5 遠程系統(tǒng) 11
2.2 接口協(xié)議與通信規(guī)范 11
2.2.1 串口通訊 11
2.2.2 無線通訊 15
2.3 本章小結(jié) 20
第3章 移動機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
3.1 移動機器人控制體系結(jié)構(gòu)的基本功能和要素 21
3.2 移動機器人的控制結(jié)構(gòu) 21
3.2.1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng) 22
3.2.2 反應式控制系統(tǒng) 23
3.2.3 基于行為控制技術(shù) 24
3.2.4 混和式控制系統(tǒng) 25
3.3 移動機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
3.3.1 控制結(jié)構(gòu)方案的分析和選取 27
3.3.2 控制結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
3.4本章小結(jié) 30
第4章 移動機器人的運動控制 31
4.1問題分析和描述 31
4.2 運動學分析 32
4.2.1 運動學建模 32
4.2.2 運動學方程推導 33
4.3 移動機器人運動控制算法的設(shè)計 36
4.3.1 直線行走 36
4.3.2 原地轉(zhuǎn)動 38
4.3.3 轉(zhuǎn)彎運動 39
4.3.4 左右移動 40
4.4 算法仿真 41
4.5本章小結(jié) 43
第5章 任務(wù)控制 44
5.1 總的任務(wù)的描述和分解 44
5.2 目標搜索、靠近和對準 44
5.2.1 視覺導航 44
5.2.2 機器人行走 45
5.2.3 目標的搜索和靠近 46
5.2.4 目標物體的對準 47
5.3 物體的抓取和放置 48
5.4 機器人的自主避障 48
5.4.1路徑規(guī)劃 50
5.4.2 勢場的建立與計算 51
5.5本章小結(jié) 55
第6章 遠程控制 56
6.1 移動機器人遠程控制功能設(shè)計 56
6.1.1 移動機器人遠程控制模式的設(shè)計 56
6.1.2 移動機器人遠程監(jiān)護模式的設(shè)計 57
6.2 人機交互界面設(shè)計 57
6.2.1 平臺和機械手基本命令控制界面 58
6.2.2 機器人任務(wù)控制界面 59
6.2.3 小車狀態(tài)顯示 60
6.2.4 視頻顯示 61
6.3本章小結(jié) 62
結(jié)論和展望 63
參考文獻 65
攻讀學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果 69
致 謝 70
參考文獻
[1]徐國華，譚民．移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J]．機器人技術(shù)與應用，2001，14(3)：7-l4頁
[2]盧韶芳，劉大維.自主式移動機器人導航研究現(xiàn)狀及其相關(guān)技術(shù).農(nóng)業(yè)機械學報.2002, 33(2):112-116頁
[3]羅志增，蔣靜坪.機器人感覺與多信息融合，機械工業(yè)出版社，2002.
蔡自興．機器人學[M]．北京：清華大學出版社，2000
[4]馬明山，朱紹文，何克忠等.室外機器人定位技術(shù)研究.電工技術(shù)報.1998，13(2):43-46頁
[5]馮建農(nóng)，柳明，吳捷．自主移動機器人智能導航研究進展．機器人，1997, 19(6):468-478頁
頁數(shù) 76 字數(shù) 27997
摘要
現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是進入上個世紀80年代以來[1]，機器人技術(shù)進步與其在各個領(lǐng)域的廣泛應用，引起了各國專家的普遍關(guān)注。作為機器人科學的一個重要的組成部分，移動機器人一直是機器人科學的研究熱點之一。近年來對移動機器人的研究受到重視，自主式移動機器人是研究最多的一種。作為智能機器人的一種，自主式機器人能夠按照預先給出的任務(wù)指令，根據(jù)已知的地圖信息做出全局路徑規(guī)劃，并在行進過程中，不斷感知周圍環(huán)境信息，引導機器人自身繞開障礙物(簡稱避障)，安全行駛到達指定目標，并執(zhí)行要求的動作與操作。
下面就自主移動式機器人[2]的關(guān)鍵技術(shù)、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和本文的研究工作等方面分別予以介紹。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 自主移動機器人技術(shù)概述 1
1.2.1 自主移動機器人的分類 1
1.2.2 自主移動機器人的關(guān)鍵技術(shù) 2
1.3 目前研究熱點及發(fā)展趨勢 3
1.3.1 國外移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 3
1.3.2 國內(nèi)研制的幾種移動機器人 4
1.4 本課題的來源與研究內(nèi)容 6
第2章 移動機器人的體系結(jié)構(gòu) 7
2.1 移動機器人的結(jié)構(gòu) 7
2.1.1 移動平臺系統(tǒng) 7
2.1.2 機械手系統(tǒng) 8
2.1.3 視覺系統(tǒng) 9
2.1.4 主控系統(tǒng) 10
2.1.5 遠程系統(tǒng) 11
2.2 接口協(xié)議與通信規(guī)范 11
2.2.1 串口通訊 11
2.2.2 無線通訊 15
2.3 本章小結(jié) 20
第3章 移動機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
3.1 移動機器人控制體系結(jié)構(gòu)的基本功能和要素 21
3.2 移動機器人的控制結(jié)構(gòu) 21
3.2.1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng) 22
3.2.2 反應式控制系統(tǒng) 23
3.2.3 基于行為控制技術(shù) 24
3.2.4 混和式控制系統(tǒng) 25
3.3 移動機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
3.3.1 控制結(jié)構(gòu)方案的分析和選取 27
3.3.2 控制結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
3.4本章小結(jié) 30
第4章 移動機器人的運動控制 31
4.1問題分析和描述 31
4.2 運動學分析 32
4.2.1 運動學建模 32
4.2.2 運動學方程推導 33
4.3 移動機器人運動控制算法的設(shè)計 36
4.3.1 直線行走 36
4.3.2 原地轉(zhuǎn)動 38
4.3.3 轉(zhuǎn)彎運動 39
4.3.4 左右移動 40
4.4 算法仿真 41
4.5本章小結(jié) 43
第5章 任務(wù)控制 44
5.1 總的任務(wù)的描述和分解 44
5.2 目標搜索、靠近和對準 44
5.2.1 視覺導航 44
5.2.2 機器人行走 45
5.2.3 目標的搜索和靠近 46
5.2.4 目標物體的對準 47
5.3 物體的抓取和放置 48
5.4 機器人的自主避障 48
5.4.1路徑規(guī)劃 50
5.4.2 勢場的建立與計算 51
5.5本章小結(jié) 55
第6章 遠程控制 56
6.1 移動機器人遠程控制功能設(shè)計 56
6.1.1 移動機器人遠程控制模式的設(shè)計 56
6.1.2 移動機器人遠程監(jiān)護模式的設(shè)計 57
6.2 人機交互界面設(shè)計 57
6.2.1 平臺和機械手基本命令控制界面 58
6.2.2 機器人任務(wù)控制界面 59
6.2.3 小車狀態(tài)顯示 60
6.2.4 視頻顯示 61
6.3本章小結(jié) 62
結(jié)論和展望 63
參考文獻 65
攻讀學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果 69
致 謝 70
參考文獻
[1]徐國華，譚民．移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J]．機器人技術(shù)與應用，2001，14(3)：7-l4頁
[2]盧韶芳，劉大維.自主式移動機器人導航研究現(xiàn)狀及其相關(guān)技術(shù).農(nóng)業(yè)機械學報.2002, 33(2):112-116頁
[3]羅志增，蔣靜坪.機器人感覺與多信息融合，機械工業(yè)出版社，2002.
蔡自興．機器人學[M]．北京：清華大學出版社，2000
[4]馬明山，朱紹文，何克忠等.室外機器人定位技術(shù)研究.電工技術(shù)報.1998，13(2):43-46頁
[5]馮建農(nóng)，柳明，吳捷．自主移動機器人智能導航研究進展．機器人，1997, 19(6):468-478頁
