基于RFID和超声波传感器的移动机器人研制及导航研究

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1、武汉理工大学硕+学位论文摘要智能移动机器人能够通过传感器感知外界环境和自身状态，实现在有障碍物环境中面向目标的自主运动，是一种具有高度自规划、自组织、自适应能力的机器人。本文以教育部博士基金项目为依托，研制了基于RFID和超声波传感器的自治移动机器人小车，并基于研制的小车开展了导航问题研究。本文首先概述了国内外移动机器人领域研究的成果，并对移动机器人领域研究的热点问题进行了分析。提出利用超声波传感器进行移动机器人的周围物体距离、形状等参量的测量。同时在已知环境地图的关键位置放置电子标签，结合RFID技术及其标签的唯一性，对装有RFID读写器和超

2、声波传感器的移动机器人实现导航。结合实际情况，在完成移动机器人总体方案设计后，采用前两轮为驱动轮、后两轮为导向轮，完成了四轮移动机器人小车实验平台的设计。考虑到超声波导航技术和RFID技术的应用及系统实时性要求，采用DSP2812为主控单元，C8051F040为辅助控制单元，并基于这两个控制单元实现该机器人控制系统的硬件电路的设计和软件算法的开发。硬件电路设计主要包括各种传感器接口电路的设计、通信电路设计、液晶显示界面的设计、以及电机驱动电路的设计。软件算法采用的是模糊自适应PID算法实现移动机器人的运动控制。主控单元DSP2812负责接收由辅

3、助单元C8051F040通过CAN总线传送过来的各种传感器信息变量，进行传感器信息融合并用模糊自适应PID算法实现移动机器人的导航。辅助单元C8051F040负责传感器信号采集，具有多路超声波信号发射、接收和分析处理、RFID阅读器的读写控制以及速度控制等的现实，同时该移动机器人具备与上位PC机进行无线通信的接口。该四轮移动机器人为后续实验室研究提供了实验平台。在完成系统的整体设计后，对基于RFID和超声波的移动机器人导航系统性能进行了实验，在室内建立一个己知环境地图，开展了移动机器人在室内已知环境下的导航实验，通过分析实验过程和结果，证实了本

4、文研制的移动机器人的有效性。关键词：移动机器人；导航；模糊PID控制；RFID；DSP2812武汉理jr人学硕士学位论文AbstractIntelligentmobile-robotisarobotwithhi．曲lyself-planning，organizingandadaptivecapacity．ItCanperceiveexternalenvironmentandtheirownstatethroughsensorstoachievethegoal-orientedself-movementintheenvironmentwithob

5、stacles．111ispaperconbineswithMinistryofEducation’SDr．founddemandandraisestheresearchsubjectofthemobilerobot’SnavigationandpositionbasedonRFIDandultrasonic．Thethesissummarizestheresearchresultsonfieldofmobilerobotathomeandabroadandanalysisesthehotissuesinthisfield．Itraisesto

6、measuretheobject’Sparameterssuchasdistanceandshapearoundtherobot．A．tthesametime，IplaceelectronictagsatthekeylocationintheknownenvironmentmapcombinedwiththeRFIDreaderlabel’Suniqueltoachievetherobot’SnavigationwhichinstallstheRFIDreaderandultrasonicsensor．Withpracticalinstance

7、．Iimplementthedesignof4wheelsmobilerobotcarexperimentplatformwithfront-wheelasitsdrivewheelandback-wheelasthedirectivewheel．ConsideringtheapplicationofultrasonicnavigationandRFIDtechnologyandsystem’Srealtime．IusetheTMS320F2812DSPasthemastercontrollerandC8051F040asitsminorcon

8、trollertoachievethedevelopmentofthehardware／softwareaboutthisrobotcontrolsy