基于超声信息的智能小车环境地图创建研究论文

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1、基于超声信息的智能小车环境地图创建研究毕业论文目录第一章绪论11.1引言11.2移动机器人的发展及分类11.3智能小车的主要研究内容21.4智能小车的传感系统31.5本次设计的任务及要求51.6本文的结构5第二章Labwindows/CVI软件编程62.1虚拟仪器62.1.1虚拟仪器的基本概念62.1.2虚拟仪器的特点62.2LabWindows/CVI编程语言72.2.1LabWindows/CVI的功能和特点72.2.2LabWindows/CVI的工作空间82.3环境地图主界面创建92.3.1建立工程文件102.3.2创建用户界面文件102.3.3生成源代码文件15第三章

2、超声传感器原理及建模183.1超声波的一般性质183.1.1超声波的传播速度183.1.2超声测距原理183.1.3超声波的反射与折射现象183.1.4超声波传播中的衰减193.1.5超声波的方向性193.2超声模型的建立193.2.1中线模型203.2.2弧线模型21第四章基于超声信息的环境地图创建24554.1坐标系的建立244.1.1全局坐标系244.1.2局部坐标系244.1.3全局坐标系与局部坐标系转换244.2地图创建方法介绍264.2.1栅格地图264.2.2几何特征地图264.2.3拓扑地图264.3使用超声信息建立栅格地图27第五章数字滤波法305.1滤波的方

3、法305.2均值滤波法305.2.1均值滤波算法305.2.2均值滤波法CVI编程305.3中值滤波法325.3.1中值滤波算法325.3.2中值法CVI编程325.4最小方差法335.4.1最小方差滤波算法335.4.2最小方差法CVI编程335.5数据的筛选355.6实验结果及数据分析37第六章结论406.1论文总结406.2感想40致谢41参考文献42附录A：英文资料43附录B：英文资料翻译47附录C：栅格地图CVI程序5055第一章绪论1.1引言机器人学是现今高科技发展的研究方向之一,其发展己有近半个世纪的历1984年国际标准化组织对机器人作了如下的定义：“机器人是一种

4、自动控制下通过编程可完成某些操作或移动作业的机器”。从总体上看，机器人学是一门包含多个学科的综合性技术，涉及到机械工程、自动控制、传感器技术、人工智能以及计算机理论等多个学科的内容。　　从发展来看，机器人的研究与发展大致可以分为以下三个阶段：　　第一阶段是可编程的示教一再现型机器人，这类机器人一般采用简单的开关控制、示教再现控制和可编程控制，作业路径或运动参数需要示教或编程给定;该类机器人没有配备任何外部传感器，无法感知外部的环境。　　第二阶段是具有一定的感知功能和适应能力的离线编程机器人。这类机器人配备了简单的内部传感器，能感知自身运动的速度、位置、姿态等物理量；并且还配备了

5、简单的外部传感器如视觉、力觉传感器等，因而具有部分适应外界环境的能力。第三阶段是指智能机器人的研究。随着机器人应用领域的不断拓宽，以及计算机技术和人工智能理论的不断发展，机器人技术已经超出了特指工业机器人的范畴。从二十世纪六十年代末开始，国际上广泛开展了智能机器人的研究。一般而言，智能机器人装备了由多种外部传感器组成的传感系统，可通过对外部环境信息的获取、处理，来描述外部环境。通过自身配备的知识库及多信息处理系统，并利用人工智能技术智能机器人能够进行独立地识别、理解和推理，并做出正确的判断和决策，自主地完成一些复杂工作，实现预定的工作目标。1.2移动机器人的发展及分类移动机器人

6、属于智能机器人的范畴，是机器人学中的一个重要分支。所谓移动机器人，就是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能体。它可以根据预先给定的任务，按照已知或部分已知的地图做出运动规划，在行进过程中不断感知周围环境的信息，实时地进行避障、导航及目标跟踪等，使其沿着正确的路径前进。一般而言，移动机器人包括以下几个组成部分：　　(1)执行机构：用来驱动移动机器人行动的机械、马达和控制模块等；(2)传感器系统：用来感知周围的环境，常使用的传感器包括视觉、超声、红外、激光雷达等;另外还包括传感器数据处理模块及多传感器数据融合模块等；55(3)定位系统:用来在移动机器

7、人移动过程中，实时地确定机器人当前的位置和姿态；(4)路径规划:根据移动机器人的工作任务，以及传感系统及定位系统的信息，对移动机器人的运动路径进行规划及调整，使其能够成功地躲避障碍物，并沿着正确的路径行进，从而完成给定的工作任务；　　　　(5)其他：通常移动机器人是被设计成完成特定任务的，因此需要一定的专门模块来完成这些给定的特殊任务。另外，为了方便操作人员的管理，还需要提供人机界面来实现任务下达和机器人工作状态监视等管理功能。目前，己经研制出了许多种类的移动机器人。根据不同的分类方式，它可