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移动机器人自主续能控制方法研究

作　者: 郑兆瑛
导　师: 高庆吉
学　校: 东北电力大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 续能路径跟踪局部导航安全通道泊位
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
引　用: 0次
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内容摘要

自主移动机器人欲在现实中广泛应用,能源自治是必须解决的问题。能源自治即机器人能够自主续能,需要自行前往续能站、自主泊位、返回作业区,期间要解决路径跟踪控制以及避障等技术问题。课题围绕这些问题开展了相关研究工作。首先,提出了一种基于引导方向的模糊路径跟踪法。根据机器人偏离规划路径的距离,设定引导方向。通过引导方向,将角速度与线速度的控制在一定程度上解耦,即仅根据机器人航向与引导方向的偏差,分别给出角速度和线速度相应模糊控制规则,以实现路径跟踪。仿真实验表明该方法有良好的响应速度和鲁棒性。其次,针对机器人需在公众环境下执行任务,提出一种反应式局部导航算法——安全通道法。该方法定义的安全通道是从机器人前端起宽度大于其本体宽度的无障矩形区域,通过激光测距仪返回的环境信息寻找出多条可行安全通道,进行目标点位置以及安全通道长度因素综合评估,选出较优的安全通道,从而确定移动机器人的角速度和线速度,使机器人可以无碰撞地完成指定任务。该方法考虑了双轮差动式移动机器人的运动学约束,具有良好的实时性,在不同环境下多次反复实验表明可行且有效。最后,研究了一种基于续能标识特征的泊位方法。该方法根据颜色信息将续能标识提取出来,通过单目测距获取机器人至其距离,融合罗盘数据,得到相对于续能站的精确位置,从而进行控制决策,实现了机器人自主泊位。该方法有较高的精度,并有良好的可靠性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题引出  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
  1.3 本文的主要研究内容及工作安排  16-17
第2章自主续能的软硬件系统  17-25
  2.1 机器人硬件系统  17-19
  2.2 续能站硬件系统  19-21
  2.3 自主续能软件系统  21-24
    2.3.1 能源监控软件流程  21-23
    2.3.2 自主续能软件流程  23-24
  2.4 小结  24-25
第3章基于引导方向的路径跟踪模糊控制  25-33
  3.1 双轮差动式机器人运动学模型  25-26
  3.2 基于引导方向路径跟踪模糊控制  26-29
    3.2.1 引导方向的提出  26-28
    3.2.2 角速度的模糊控制规则  28
    3.2.3 线速度的模糊控制规则  28-29
  3.3 仿真实验及结果分析  29-31
  3.4 小结  31-33
第4章安全通道法  33-43
  4.1 常见局部导航算法  33-34
  4.2 安全通道法  34-37
    4.2.1 固定长度的安全通道求取  34-35
    4.2.2 安全通道的选取  35-36
    4.2.3 控制器的设计  36-37
  4.3 实验及结果分析  37-42
  4.4 小结  42-43
第5章基于续能标识的精确泊位控制  43-49
  5.1 续能站标识的设计  43-44
  5.2 基于续能标识的精确泊位  44-48
    5.2.1 已知颜色的分割  45-46
    5.2.2 续能标识的提取  46
    5.2.3 单目测距  46-47
    5.2.4 自主泊位的控制  47-48
  5.3 实验及结果分析  48
  5.4 小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-53
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文  53-54
致谢  54

移动机器人自主续能控制方法研究

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