基于复合滤波算法的服务机器人避障实验研究.pdf

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1、机械设计与制造第10期l32MachineryDesign&Manufacture2015年⋯月基于复合滤波算法的服务机器人避障实验研究赵建伟，王洪燕，唐兵，李国晗(中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京100083)摘要：室内环境复杂，服务机器人避障控制面临越来越大的挑战。从机械结构和电气系统两方面，设计出一款可在室内工作的仿人形服务机器人实体。针对传统数字信号处理几乎都是基于均匀采样或者加权的方式描述数字信号特征，计算机在处理信息时耗费大量时间，导致机器人反应滞后。在室内机器人避障控制要求更加精准的条件下，提出一种基于拉以达准则和算术平均

2、滤波相结合的复合滤波算法，充分利用了传感器观测值的有效信息，并完成了室内复杂环境实验。对该服务机器人实体基于实验平台进行了三种滤波算法动、静态对比实验研究，真实的实验结果验证了该算法的有效性，机器人可精准避开室内的复杂障碍物。关键词：服务机器人；系统结构；复合滤波；避障；实验研究中图分类号：TH16；TP203；TP206+．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)1O一0l32一()4ExperimentalStudyof0bstacleAvoidanceonServiceRobotBasedFilteringAlgorithmZ

3、HA0Jian-wei，WANGHong—yan，TANGBing，LIGuo—han(SchoolofElectricalandInformationEngineering，ChinaUniversityofMining＆Technology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：Theindoorenvironmentiscomplex，andthecontrolservicerobotobstazleavoidanceflu：ingCIca,singchallenges．Fromthetwoaspects

4、ofthemechanicalstructureandelectricalsystem，designsahumanoidrobotserviceentitythatCanworkindoors．Inviewofthatthetraditionaldigitalsignalprocessingoyealmostunifor，，samplingorweighted”2etbodtodescribethedigitals@nalcharacteristics，whichcausescomputerspendalotoftimewhenprocessing

5、thein[ormotion，thProbotreactslog．Robotobstacleavoidshi,orepreciseconditionsundercontrolintheindoor．Thus，complex．filteringalgorithmisproposed，whichbasedonthecombinationD，Pautacriterionandarithmeticaveragefilteringalgorithm，mfidlUSerJ，efectiveinformationofsensorobservations，andc

6、ompletedthecomplexindoorenvironmentexperiment．Finally，nsingthreekindsoffilteringalgorithmforandstaticcomparativestudybt~edOntheexperimentrdplatJb,IntoⅢJrtheefectivenessofthealgorithmandtherobotCanavoidtheobstacleofcomplexprecisionindoor．KeyWords：ServiceRobot；SystemStructure；Co

7、mpositeFilter；Avoidance；ExperimentalStudy1引言离，机器人即可利用红外的返l【_『l信米~iii0周⋯环境的物变化。实验研究中机器人的避障距离大约50cm左右，需要避忏不在机器人研究领域，传感器的主要功能是感知外围复杂环同距离、体积的各类复杂障碍物，测量准确性要求较高，故选月j忡境的物理变化，提供第一手资料服务于控制器的决策判断。传感价比高，功耗小，测距效果好的GP2D12夏普红外测传感器，器是实现精准避障的必备环节，应对复杂环境信息的变化可及时测量射程范围为(10—80)cm，可以很好地实现小的删避障功检测

8、并准确送达计算机的过程中，信号滤波处理是最为关键的一步Ⅱ1。对于室内复杂环境，要实现自主运行，机器人就必须能够对能。障碍物