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多传感器融合技术在移动机器人中的应用

作　者: 王翠芝
导　师: 李小坚；戴东辉
学　校: 北方工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 多传感器数据融合机器人单片机
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近几年来,对机器人的研究也随之越来越多,机器人的应用也越来越广泛。研究机器人技术研究的重点之一是如何通过多传感器识别环境,自主导航和有效地避开障碍物。本人对常用的多传感器数据融合算法做了简单的概述,详细介绍了多传感器数据融合技术在国内外发展的概况以及在移动机器人中的应用情况。以清洁机器人的控制系统硬件开发为基础,设计和改进了系统主要的硬件结构。本人研究的机器人采用两块80C51结构：其中一块单片机系统用于控制电机运动；另一块单片机系统用于检测,连接超声波测距传感器、红外接近传感器、碰撞开关传感器等,实现多传感器信息融合。两块单片机系统串口通信,并且可与上位便携计算机视觉决策系统通信连接。论文重点探讨机器人采用超声波测距、红外接近传感器、碰撞开关三种传感器如何实现信息融合算法,给出并实现了一种简单、有效的将传感器融合算法；另一单片机根据融合结果判断机器人所处的环境,做出相应的决策和运动控制,使机器人在未知环境下导航、避障。本文采用的导航策略满足机器人室内遍历,并在实验环境中描述出了机器人运动轨迹。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 本课题的研究背景和意义  8
  1.2 本课题来源  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-10
  1.4 本课题研究的主要内容  10-11
2 多传感器数据融合技术及机器人概述  11-24
  2.1 多传感器数据融合概述  11-18
    2.1.1 多传感器数据融合的定义  11
    2.1.2 各种传感器的性能比较  11-12
    2.1.3 数据融合的基本原理  12
    2.1.4 数据融合的层次  12-14
    2.1.5 数据融合的结构  14-15
    2.1.6 数据融合算法  15-18
    2.1.7 数据融合研究中的存在问题  18
  2.2 移动机器人概述  18-24
    2.2.1 机器人技术及应用  18-20
    2.2.2 机器人的发展简史  20-21
    2.2.3 多传感器数据融合技术在移动机器人中的应用  21-22
    2.2.4 KV8保洁智慧星机器人简介  22-24
3 移动机器人的设计  24-48
  3.1 移动机器人的总体设计  24
  3.2 飞利浦P87C58X2BN NXP单片机  24-28
  3.3 计算机(上位机)的程序控制过程  28-48
    3.3.1 建立对话框界面程序  28-33
    3.3.2 串口通讯控制机器人的运动  33-37
    3.3.3 超声波发生/接收器对信息的读取  37-40
    3.3.4 对机器人自主行为的开发  40-48
4 传感器的设计  48-55
  4.1 超声波传感器的选择与设计  48-52
    4.1.1 超声波测距的基本原理  49-50
    4.1.2 超声波传感器选择  50-51
    4.1.3 超声波测距系统的设计  51-52
  4.2 红外接近传感器的选择与设计  52-54
  4.3 碰撞传感器的设计和选择  54-55
5 移动机器人的动力设计  55-59
  5.1 步进电机  55-57
    5.1.1 步进电机的一些参数  55-56
    5.1.2 步进电机的一些特性  56-57
  5.2 步进电机驱动的选择  57-59
6 传感器数据融合算法的应用  59-64
  6.1 超声波传感器数据融合算法  59-62
    6.1.1 单个超声波传感器平均值法的信息融合  59-60
    6.1.2 多个超声波传感器加权算法的信息融合  60
    6.1.3 超声波传感器信息融合结果  60-62
  6.2 红外接近传感器、碰撞传感器信息融合算法  62-64
7 机器人的导航策略  64-66
  7.1 移动机器人系统控制目标  64-65
  7.2 实验结果  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
在学研究成果  69-70
致谢  70-71
附件  71-81

多传感器融合技术在移动机器人中的应用

内容摘要

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