多环境下移动机器人定位系统的设计和实现

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近年来,有关智能空间的概念被提出后,为了更好的满足人们对各种环境下智能化服务的要求,这一领域的研究者对智能环境和人机交互进行了更为深入的研究。各类家庭服务机器人的使用,使服务机器人导航成为世界性研究的热点课题。定位系统是实现移动机器人准确导航控制的重要前提,要实现移动机器人自主行驶,必须保证移动机器人能连续、实时的获得可靠、精确的定位信息。如果不能保证实时准确的定位信息,机器人的后续工作是不可能正确实现的。但是开发机器人使其具有自主导航的能力,成本过高,而且如果机器人本身负载过重也会影响其快捷稳定的运动。所以采用空间技术在周围环境中构建定位网络,辅助实现对移动机器人的准确定位是这一领域的一项重要的研究成果。本文以实现移动机器人在多环境下连续准确的定位为目标,对超声波技术、Zigbee技术、GPS技术的特性和定位原理以及如何利用这些定位技术的融合实现移动机器人在多环境下实时准确的定位进行了深入研究。首先,本文对各种定位技术的特性和研究现状作了介绍,并针对室内和室外不同的环境特点,基于低成本、高精度的原则,提出了分别采用超声波、Zigbee模块、GPS模块等不同的定位技术实现不同环境下的准确定位。其次,在系统考虑了不同的定位环境特点和精度需要后,以移动机器人MT-R为研究对象,提出了设计一种多精度定位系统的方案,以此来实现多环境下移动机器人的准确定位。然后详细介绍了方案整体及其各个组成部分,说明如何实现移动机器人在多环境下得到连续、实时、准确的定位信息。再次,在参考了大量相关定位技术资料的基础上,对室内和室外环境下传感器的组网、定位算法作了深入探讨,在应用简单的定位技术的基础上优化了定位算法和定位策略,并在硬件平台上得到了具体实现,提高了定位精度。
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