野外机器人导航避障系统设计

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1、硕士论文野外机器人导航避障系统设计摘要移动机器人是机器人学中的一个重要分支，具有广阔的发展前景，尤其是野外环境下的移动机器人，广泛地应用到侦查、探测、军事、搜救等特殊场合。这些应用对移动机器人导航避障能力提出了更高的要求。本文以DSP5509嵌入式开发板为控制平台，设计了野外环境下的移动机器人的导航避障系统，主要研究内容如下：1)针对野外机器人的功能需求及关键技术，设计了野外移动机器人导航避障系统总体方案；并提出了本机器人采用的控制体系结构——基于行为的混合分层体系结构，便于软件的模块化设计和后续升级，同时提高了导航避障控制实时性。-2)分析了各传感器测量误差产生的原因；建立了电子罗盘航向输出

2、卡尔曼滤波模型并进行了仿真，提高了航向精度；通过实验方法对超声波和红外测距传感器的性能进行了分析测试，利用最小二乘法对测量数据进行校正，提高了测距精度。3)设计了多路超声信号处理电路，完成了多路传感器输出渡越时间信号到输出电压信号的转变；同时研究了基于行为的导航避障方法j并为机器人系统设计了相应的传感数据采集、导航避障以及通信软件。4)采用由GPS、电子罗盘及光电码盘组合的导航定位系统。以此分析设计了机器人的导航算法；确定了基于传感器实时信息的避障策略，提出了基于模糊控制的多传感器信息融合的避障方法，仿真验证了该方法的可行性和有效性。关键词：移动机器人，导航避障，体系结构，行为控制，模糊控制A

3、bstractMobilerobotisallimportantbranchinrobotics，havingbroadprospectsfordevelopment．particularlywildenvironmentmobilerobot，widelyappliedtotheinvestigation，detectiommilitary,searchandrescueandotherspecialoccasions．Theseapplicationsproposehigherreqmrementsformenavigationand0bstacleavoidanceabilityofmo

4、bilerobot．．WimDSP5509embeddeddevelopmentboardforcontrolplatform，thenavigationandobstacleavoidancesystemwasdesignedforwildenvironmentmobilerobotinthethesis．，nlemainresearchcontentsarelistedaSfollows：1)Accordingtowildrobotfunctionaldemandsandkeytechnologies，thenavigationandobstacleavoidancesystemovera

5、llplanWaSdesigned；andahybridhierarchicalarchitechlrebasedonbehaviorwasproposedformobilerobot,beingconvenientforsoftwaremodulardesignandupgrading，meanwhile，improvingthereal—timeofcontrolsyetem．2)Inthethesis，thecauseofsensorserrorwereanalysed．Electroniceompassheadingoutputkalmanfiltermodelwasestablish

6、ed，andsimulationresultshowthatimprovesheadingaccuracy．TheperformanceofultraSonicandinfraredrangingsensorwastestedandanalyzed‘byexperimentalmethod；singleast—squaresimprovingtheaccuracyofranging．method，measuredtdataswascorrected，and3)Multi‘ultrasonicsensorssignalprocessingcircuitWasdesigned，completing

7、theCOrlVerSlOrlofsensoroutputsignalfromtransittimetovoltage；meanwhilethebehavior-basednavigationobstacleavoidancealgorithmwasstudiedandthecorrespondingsensin2datacollection，navigationandobstacleavoida