全向移动机器人控制与调度算法研究

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1、硕士学位论文全向移动机器人控制与调度算法研究StudyonOmni-directionalRobotControlandSchedulingAlgorithm作者：林祥伟导师：童敏明教授中国矿业大学二〇一六年四月中图分类号TP242.3学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文全向移动机器人控制与调度算法研究StudyonOmni-directionalRobotControlandSchedulingAlgorithm作者林祥伟导师童敏明教授申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业控制科学与工程研究方向

2、移动机器人答辩委员会主席郭一楠评阅人二〇一六年四月论文审阅认定书研究生林祥伟在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢三年的研究生生活马上结束了，在三年中学习与总结了不少东西，特别是在学校生活中，通过学习与锻炼进步了很多。感谢我的导师童敏明教授的悉心教导，在这三年中，童敏明教授不仅督促我们认真学习，还对我们的生活处

3、处关心，无论是学习还是生活，都得到了童敏明教授的关怀。这段时间中，我们无论遇到生活还是学习上的问题，童老师都会及时给我们最为中肯的建议，让我们学习了如何去发现问题、思考问题与解决问题的能力。童敏明教授在三年中给了我们无数宝贵的建议并传授了很多实践经验，对我们的专业提升做出很大贡献。在实验室在，唐守锋教授、董海波副教授以及各师兄给予了很多帮助与指导，在平时生活中，得到了许多实验室同学的帮助与意见。在论文写作期间，我参考了唐老师与董老师的很多建议，两位老师对我的论文进行了仔细阅读与指导，让我改正了其中的错误并弥补了一些不足

4、指出，对完成我的整篇论文有很大帮助。感谢实验室的师兄弟们，他们平时的陪伴与关键时刻的意见及帮助让我更有效得完成了论文，感谢李龙威、孟稳、周喜梅、顾焱翔、梁向南、刘必超、徐艳坤和张盼盼对我三年来的帮助。感谢父母、兄长对我学业的支持和对我生活上的照顾，多年来的成长与他们也息息相关，他们的理解与帮助是我顺利完成学业的前提条件。摘要随着人机交互主题的揭开，人与机器人的交互合作成为可能，机器人及自动化已经受到越来越多的关注。针对消防现场的特性，本课题主要设计了基于麦克纳姆轮结构的自主移动机器人，该类型机器人将不仅能够解决现在工业

5、中的重复性劳动问题，还能在一定程度上与人进行协同工作，代替非重复性劳动工作中较为危险、繁重的部分，并根据消防现场的特点制作出符合要求的消防救援机器人。麦克纳姆轮是全向轮的一种，有规律的轮子布局可以保证机器人在只变换驱动电机运转速度及方向的前提下完成全向移动。该移动平台具有平面上的三个自由度，比普通的轮式移动机器人更为灵活。对工业生产和仓储物流行业以及人员密度大、可用空间更小的服务行业，灵活的全向机器人更能体现其应用特色，该机器人可以在行走过程中保持自身姿态不动的特性也使得在某些高要求的场合中得到极大的发挥。该全向移动平

6、台运用了同步定位与建图(SLAM)算法可以实现在完全陌生的环境中同时实现建立地图和定位两个功能。SLAM算法能够较为精确的构建地图和自身全局定位。自主移动机器人能够根据地图信息规划出较为有效的行走路径是其运动的核心技术之一，为了使机器人的工作效率有所提升，本文将采用对传统的A*算法进行平滑处理的平滑A*路径规划算法进行机器人全局路径规划，通过与现在机器人中使用普遍的A*算法比较，平滑A*算法能够保证机器人高效规划出行走路径，优化了A*算法中转折次数多且转折角度过大的问题，提高了机器人的运行效率。在机器人高速行驶时，机器

7、人的运动特性将决定整个移动系统的稳定性，高效的运动控制能保证机器人在规划出可用路径以后严格按照规划出的路径进行行走，本文通过对比常规PID控制、模糊PID控制与基于粒子群算法(PSO)的模糊PID控制进行对比，并选取在并联机器人中运用的基于改进PSO的模糊PID控制进行机器人运动控制，在对基于粒子群算法的模糊PID控制系统与常规PID、模糊PID控制系统仿真对比实验中，基于PSO算法改进的模糊PID控制更为有效得保证了运动系统的稳定性，机器人的动态特性和调节时间都得到明显改善，有效提升了机器人的运动特性。该论文有图45

8、幅，表11个，参考文献61篇。关键词：全向移动机器人；运动控制；改进模糊PID控制；A*路径规划IAbstractWiththethemeofthehuman-robotinteractionopened,roboticsandautomationhasreceivedmoreandmoreattention.Accordingt