基于mems陀螺仪和加速度计的机器人定位系统研究

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1、基于MEMS陀螺仪和加速度计的机器人定位系统研究ResearchonTheRobotLocalizationSystemBasedonMEMSGyroscopeandAccelerometer慕足鑫大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY大连交通大学学位论文独创性声明本人声_呈交的学位论文是本人在导师指导下进行_究工作及取得的研誠果。尽麵知，除了文中特别师标择致谢及参考文献的地方外，论文巾不包含他人縫体已经絲麵於找究成果，也不句得大料3大学或錢教魏构齡傾>二511:1使用过的材料。与我H

2、關志对本研錄做陳何贡献均已在论文中作了明确的说明并衣不谢思。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成杲时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允i午论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分向容编入学校有关数据库

3、和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复剝手段保存或汇编本学位论文。•、(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）曰期：年《月f曰曰期：W5年（月？三分类号：TP391.73学校代号：10150UDC：密级：学号：20122197硕士学位论文基于MEMS陀螺仪和加速度计的机器人定位系统研究ResearchonTheRobotLocalizationSystemBasedonMEMSGyroscopeandAccelerometer学生

4、姓名：慕足鑫导师及职称：王道顺教授学科门类：工学专业名称：机械工程研究方向：机电一体化与嵌入式系统申请学位级别：硕士论文答辩日期：2015年6月7日学位授予单位：大连交通大学摘要摘要近年来，随着移动机器人研究的不断深入和其应用领域的不断扩大，人们对于其定位与导航能力的需求日益增大，如何使移动机器人在复杂环境中准确定位，从而使其能够高质量完成任务，成为大家关心的一个问题。尽管专家学者们提出了许多定位技术的解决方案，如卫星定位技术、无限局域网络等等。但是受建设成本、定位时间、定位精度以及复杂环境等条件限制，相对

5、完善的定位技术目前还无法很好地利用。相比于以上提到的被动定位技术，本课题研究了一种主动定位技术，即通过对机器人运动加速度和角度的采集和计算来确定移动机器人的位置。这对于移动机器人定位技术的研究领域是一个有益的补充和尝试。传统的定位系统大多是依靠采集码盘产生的脉冲数进行测距，再经过运算得到机器人的定位信息。这种定位方式在正常情况下是有效的，但是当机器人处于非正常的运动状态，比如移动机器人遇到障碍轮子产生空转时，这种定位方法就会不可靠，造成定位系统错乱，甚至会造成严重的后果。本研究致力于研究一种基于陀螺仪和加速

6、度计的机器人定位系统，该系统通过采集加速度传感器的加速度信号，经过二次积分得到位移信号，并结合MEMS陀螺仪测得的角度信号，最终得到精确的定位信息，此方法有效避免了传统的利用码盘定位的不足，在移动机器人定位系统研究的领域是一个新的思路。本课题是基于MEMS陀螺仪和加速度计完成移动机器人定位系统的研究。本文在基于51单片机的开发平台上对该定位系统进行了硬件设计和实验平台的搭建，并完成了软件的编写。对定位系统进行了实验，分析了实验结果并提出了改进方案。相比于GPS定位技术这类被动定位技术，本研究具有结构简单、成

7、本低廉的优点；相比于利用码盘测距的定位技术，本研究具有能有效防止轮式机器人遇到障碍、轮胎空转引起的定位失效，能够满足在仓库、房间、机器人比赛场地等一系列有限范围的场地或者是一些具有潜在危险而不适合人类亲自进入的工作环境中的机器人定位需求。关键词：MEMS加速度计；陀螺仪；51单片机；机器人定位I大连交通大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthedeepeningoftheresearchonmobilerobotandtheexpandingofitsapplicatio

8、nfield,people’sdemandforpositioningandnavigationisgrowing.Howtomakemobilerobotpositionitselfaccuratelyincomplexenvironment,sothattherobotcancompletethetaskwithhighquality,isbecomingaconcernofeverybody.Althoug