室外移动机器人路径规划及运动控制的研究

来源 :石家庄铁道学院 | 被引量 : 3次 | 上传用户:cdl872
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室外智能移动机器人是机器人家族的重要成员之一,它主要应用机器视觉、激光雷达、电磁感应、电子地图、GPS等传感技术,获取外界环境信息,通过监控系统对这些信息融合、分析,得出控制信息,并将这些控制信息运用到车体导航中。导航与控制是移动机器人的关键技术,本文以石家庄铁道学院与清华大学智能技术与系统国家重点实验室联合开发的无人车为研究平台,针对导航控制与避障技术中的一些关键技术进行了研究和验证。方向盘、油门、刹车的控制是车体运动状态控制的基础,在整个控制系统中有着重要的作用。本文在整体介绍智能车结构的基础上,着重介绍了智能车的电源系统、方向盘控制系统、速度控制系统及刹车系统。局部规划技术是导航控制系统的核心。这一部分中,本文首先回顾了一些前期的算法,包括:势场法、时变势场法、虚拟力场法、矢量场分布图法等。在此基础上,论文针对这些算法的原理和特点进行了分析和比较,在车体避障中应用了矢量极线分布图法,经验证避障效果良好,达到了预期的目标。路径跟踪可以分为直线跟踪和曲线跟踪,本文以简化的PID控制方法对路径跟踪的性能做了初步分析,讨论了多点路径跟踪的方法,并用目标点“边界”来弥补到达区域的不足。针对简单PID控制存在的不足,提出了偏差分段控制算法。该算法针对偏差的大小采取不同的控制策略:在大偏差的情况下用定夹角逼近算法;中偏差下用PID算法;小偏差下用模糊控制算法。在直线跟踪的基础上,介绍了曲线跟踪的算法。经仿真及实地验证,效果让人满意。遥控驾驶是智能车的一项重要组成部分,本文在介绍了遥控系统的总体结构的基础上,分别介绍了车体环境信息采集系统、指挥站控制系统及无线通讯系统。最后,对论文工作进行了总结,并对今后的工作进行了展望。
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