基于模糊控制超声波避障算法的巡检机器人研究与设计

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1、分类号：密级：UDC：学号：416118714022南昌大学专业学位硕士研究生学位论文基于模糊控制超声波避障算法的巡检机器人研究与设计StudyandDesignInspectionRobotwithUltrasonicObstacleAvoidancebasedonFuzzyControlAlgorithm章华培养单位（院、系）：信息工程学院电气与自动化工程系指导教师姓名、职称：胡凌燕教授指导教师姓名、职称：陈洪书高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：控制工程论文答辩日期：2016年5月31日

2、答辩委员会主席：评阅人：2016年5月31日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论艾是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的，研究成果，除了文中特別加标注和致谢的地方外论文中不包含。据我所知其他人已姪发表或撰写过的硏究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机－－构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。）：年月Ｖ口学位论文作者签名（手写：签字日期＾二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学

3、有关保萬、使巧学位论文的规定，巧意学校有权保留并向围家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被巧阅和借阐。本人授权南昌大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关，可臥采用影印、祀编木学位论数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊Ｃ光盘版）电子杂志杜将本挙位论文收录到《中圃学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕±学位，论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务同意按＂＂规巧享受相关权益章程。）：

4、（手写：导师签名（手写学位论文作者签名）—签字曰期：４年Ａ月］曰签字曰期：年ｒ月曰１＾］’Ｕ仑文题目＾；省Ｉ泉３據杂寺侵杂Ｉ淚和送诚如蜂或ｉ兰鼻竺乔毛古乂。’之硕ｇ±媒国才姓名丢号１。＾＾心论文级另甘博ｉ每１若如玄７／句幸院／系／所去专业物杂Ｉ备巨注ｍａｉｌ□：公开□保密（向校学位知申请获批准为＂保密＂，年＿＿月盾公开）摘要核电站内的辐射会给工作人员带来显性或者隐性的健康影响，因此用机器人来代替工作人员从事相关的巡检、探测成为一种趋势。在现有的人工智能技术

5、水平下，巡检机器人还无法在像核电站这样的复杂环境中完全自主工作，因此研究具有人机交互接口的遥操作巡检机器人是一种比较现实的选择。为了提高工作效率，巡检机器人还应具有一定自主工作能力，如自主避障等。因此具有一定自主工作能力的遥操作巡检机器人具有重要的应用前景。本文设计了一种能够实现爬楼梯的履带式巡检机器人，基于模糊控制算法该机器人能实现自主避障，通过WIFI通信模块及人机交互界面可以实现远程控制。在机构设计上，选择前端倾斜式履带结构，选择RE35直流伺服电机驱动机器人运动，通过左右两驱动轮的速度差实现机器

6、人转弯运动；在硬件电路设计上，采用模块化设计方法，设计了基于STM32的主控制器，电源，电机驱动，通信以及各种检测模块。其次，设计了基于模糊控制的超声波避障算法实现巡检机器人自主避障。分析巡检机器人运动模型，得出机器人转弯角度和两驱动轮转速关系,采用六个超声波传感器构成超声波阵列检测障碍物相对位置，并进行超声波测距误差补偿，使得处理后的测距误差在1cm的范围内。基于模糊控制算法，将六个超声波的方位信息和测得的障碍物距离信息融合作为模糊控制器的输入，经模糊推理得到机器人两驱动轮的速度给定值，最后采用PID

7、控制算法实现巡检机器人避障。论文进行了仿真和实际实验，实验结果表明，当有单个和多个障碍物时，巡检机器人能够自主检测出障碍物的位置信息，并自主避障；当遇到成直角类型的障碍物时，巡检机器人也能够自主退出直角障碍区域，绕过障碍物。关键词：履带式巡检机器人；超声波阵列；模糊控制避障算法；PID控制IABSTRACTInordertoreducestaffradiation,patrolrobotfornuclearpowerplantplaysasignificantroleinroutineinspectio

8、n.Itispracticalandnecessarytodesignapatrolrobotwithremotecontrolandobstacleavoidanceintelligentlybasedcurrentrobotandintelligencetechnology.Thispaperdesignsacaterpillarpatrolrobot.ItcanavoidobstaclesintelligentlybasedFuzzy