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1、移动机器人模糊控制系统避障研究第36卷第6期,,ol-36No.6河北工业大学JOURNALOFHEBEIIⅣERSITYOFTECHNOLOGY2007年12月December2007文章编号:1007.2373(2007)06.0086.04移动机器人模糊控制系统避障研究邱瑛.,富大伟.,王惠森,李维.(1.河北工业大学机械工程学院,天津300130;2.天津航海仪器研究所,天津300131)摘要对全区域覆盖的局部路径规划,采用了一种模糊控制算法,利用模糊控制算法自身所具有的鲁棒性和基于生物学上的感知.动作的行为相结合.对于移动机器人的避障系统提出了充分接近障碍
2、策略,并对相关理论和实现方法作了深入的研究.关键词移动机器人;全区域覆盖;路径规划;避障中图分类号TP24文献标识码AFuzzyControlofObstacleAvoidanceforMobileRobotQIUYing.,FUDa—wei.,WANGHui-sen,LIWei.(1.SchoolofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China;2.TianjinNavigationInstrumentResearchInstitute,Tianjin300131,Chi
3、na)AbstractFuzzycontrolalgorithmwasadoptedforfull—areacoveragelocalpathplanninginthispaper~Therobustnessoffuzzycontrolalgorithmwascombinedwiththebehaviorofapperceive—actionbasedonbiology.Asfortheobstacleavoidancesystemofmobilerobot,thestrategyoffullyapproachingobstaclewasgiven,alsosome
4、relatingtheoryandmethodswerestudiedinthisarticle.Keywordsmobilerobot;full—areacoverage;pathplanning;obstacleavoidanceO引言随着社会经济的发展,超级商场和大型物流仓库的规模和数量不断扩大,保安巡逻自动化需求将日趋迫切.目前依赖于人力巡逻或CCD定位监控已不能满足夜间保安的要求.若在移动机器人上配置温度,烟雾以及热释红外线传感器,使其具有对温度,烟度等检测和危险报警功能,以及对被监控人员流动状况和火源等监控功能.采用这样的移动机器人与上述手段相结合,实行
5、定时,定点监控巡逻与小间断流动巡逻相结合将是日前的一种可行的解决方案.但是这些移动机器人不能主动,快速而准确地避开未知障碍物,基于此问题必须提高移动机器人对环境的快速感知,识别能力,研究其避障算法并提高算法的鲁棒性和容错性.基于模糊控制的移动机器人避障方法已有研究,证明了这种基于生理学上的"感知一行为"的新思路的实用性.本文采用一种具有速度反馈的模糊避障控制器,提高了移动机器人避障过程中的实时性和准确性,实验证明基于此模糊控制算法的移动机器人可以实现安全可靠的无碰撞运行.1移动机器人的系统结构移动机器人底盘采用四轮结构,前轮为从动轮,仅起支撑作用,两个后轮为驱动轮,
6、位于车体的中间.每一个主动轮采用一台直流伺服电机驱动,直流电机与各自的驱动轮采用闭环速度控制.上层通过驱动器连接多轴运动控制卡,通过多轴运动控制卡来实现两电机的协调运动,并调节电机速度,进而通收稿日期:2006-09.12作者简介:邱瑛(1976.),女(汉族),硕士第6期邱瑛,等:移动机器人模糊控制系统避障研究过两轮的速度差来实现移动机器人的运动控制.本实验研究中所采用的移动机器人是自行研制的,其体系结构大体可以分为3层:上层为传感器层,主要是超声波传感器和CCD摄像头.中间层为数据处理和决策层,主要有工控机和多轴运动控制卡.下层为驱动层,包括支流伺服电机,驱动器
7、和驱动轮.2移动机器人的运动学原理根据移动机器人的车体结构和刚体平动原理可知,移动机器人在任意瞬时都是绕车体瞬心转动.移动机器人的移动大致分为直走和后退,左右转弯及原地零半径转弯几种形式,移动机器人通过控制两驱动轮的转速及转向可实现上述各种运动.设XOY为全局坐标系,D∥为车体坐标系,P为速度瞬心,移动机器人运动模型可简化为:在f时刻,移动机器人的线速度为=!三,式中:以,)~Jvr(t)分别指左右两驱动轮的速度.(假设车轮与地面之间无滑动,也没有侧移).移动机器人在f时刻的转弯半径为户=,移动机器人绕瞬f:p的角速度为∞(f),其中D为两轮驱动轮间的距离.分析
