移动机器人触须传感器的应用研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文移动机器人触须传感器的应用研究姓名：项甫根申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：谷安20080301南京航空航天大学硕士学位论文摘要伴随着移动机器人传感器技术的发展，触须传感器成为了国内外的研究热点。国外开展了许多这方面的研究，研究表明触须传感器已经成为智能机器人的重要组成部分。依据啮齿类动物触须的机理，开发和设计了触须传感器，本文围绕触须传感器进行了如下的研究和实验：1.分析和研究了国内外触须传感器的工作原理和设计思想，剖析了啮齿类动物触须的结构和机理，研制了基于PSD的新型触须传感器，并

2、完成了基于PC机的移动机器人触须传感器系统设计，实现传感器感测数据的实时采样与保存，为触须传感器纹理识别实验奠定基础，通过该系统可以模拟移动机器人的运动控制。2.分析和研究了老鼠触须系统对纹理特征的识别能力。针对其识别机理，提出了用时频分析方法来处理纹理检测实验的数据，阐述了时频分析方法及其优越性，对Matlab的时频分析工具箱进行了简单的介绍，编写了Matlab时频分析程序。3.采用触须传感器主动扫描具有不同纹理特征的物体表面，并通过时域方法、频域方法和时频分析方法分别对所得数据进行分析，结果表明了该触须传感器具有很好的纹理识别能

3、力和潜力。4.分析了触须传感器在移动机器人避障与导航过程中的应用潜力。首先是在已知引导路线情况下，将触须传感器纹理识别的能力运用于移动机器人导航；另外建立了一机器人模型，采用模糊优化控制方法，以触须传感器获得的障碍物距离和方位传感器检测的目标信息为输入，以机器人速度和转角为输出，制定了机器人趋向目标过程中的避障控制规则，并完成了在未知环境下移动机器人的路径规划。关键词：移动机器人，触须传感器，时频分析，纹理识别，路径规划，模糊控制I移动机器人触须传感器的应用研究ABSTRACTWiththedevelopmentofsensorte

4、chnologyformobilerobots,whiskersensors havebeenstudiedbydomesticandforeignresearchers.Alotofresearcheswhich havebeendoneabroadprovedthatwhiskersensorshavebecomeanimportant componentoftheintelligentrobot.Basedonstudiesabroadandmechanismofwhiskerofrodents,thewhisker sens

5、orwasdesignedandthenwithitthefollowingstudiesandexperimentshavebeen done:1.Theprinciplesofwhiskersensormadebyinternationalscholarsandwhisker’s structureofrodentswereputforward,andanovelwhiskersensorbasedonPSDwas developed,andthewhiskersensorsystembasedonPCwasachieved,b

6、ywhichthe motionofmobilerobotcouldbecontrolledandreal-timesensordataacquisition couldbeachieved.Thensomebasicexperiments,suchastexturediscrimination,also couldbeaccomplished.2.Basedontheexperimentofrat'swhiskersystem,whisker'sabilityoftexture discriminationwasanalyzed.

7、Relyingonthemechanismoftexurediscrimination,the time-frequencyanalysiswasintroducedtoanalyzethedatafromtheexperimentof texturedicrimination,andtherelatedprogrammecodesusingMATLABlanguage wereputforward.3.Theschemeoftheexperiment,inwhichthewhiskersensorwasusedto discrim

8、inatetextureactively,hasbeendesigned.Aftertheexperiments,thedatawas analyzedinthetime-frequencyway.Theresultshowedthe