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多传感器智能机器人设计

宫晨  
【摘要】: 机器人技术在工业、服务业、科研、医疗、军事等领域具有广阔的应用前景。人类不仅希望机器人可以解除人们繁锁的劳动,而且可以承担人们生活中的许多工作;不仅希望实现个别功能的自动化,还希望能制造一个可以像人一样完成各种功能的“万用机器”。机器人可以进行学习、适应环境,从而更好地为人类服务,因此这就要求提高机器人信息化、自动化和智能化技术水平。 智能机器人研究是涵盖自动化、多传感器信息融合、机器学习等多学科交叉的新兴课题。本课题基于传感器技术、运动控制技术、信息融合技术、通讯技术等,设计制作机器人部件,构建智能机器人系统。 本文在对机器人技术回顾和总结后,深入研究了小型机器人的基本实现方法,在此基础上提出了一种基于轮式驱动、GPS定位、超声波传感器、图像采集并具有速度反馈和无线通信能力的机器人系统构架。本课题主要工作有: 1、提出了基于工控机为主控系统、“上位机/下位机”的协调控制、通过无线网络访问的“C/S模式”的系统架构,可以支持多种高级语言以及Matlab编程,具有高速图像处理、多线程控制和网络传输能力。 2、基于舵机控制组件的云台设计,实现了视野拓展和灵活调整,便于视觉跟踪。在深入研究H.264图像压缩协议的基础上,完成了图像采集数据的编解码软件设计,实现了网络图像的流媒体传输,图像质量平稳,网络亲和性良好。 3、采用了全球定位系统,完成了超声波障碍物检测装置和运动过程避障策略的设计,并与地图信息相结合,为实现自主导航奠定了基础。 本文详细描述了系统实现中从机械结构设计到电气组件设计,再到算法实现的整个过程,通过实验结果给出了表述系统性能的指标。最后,总结设计中的难点和解决方案,并提出了该多传感器智能机器人进一步的改进方向。 实验结果表明,本系统达到了既定的设计目的,并实现了目标跟踪、路径规划和自主导航等系统功能,并为复杂算法实现提供了良好的基础实验平台。


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