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《武汉理工大学》 2007年
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基于超声波测距技术的自主式移动机器人导航系统研究

胡劲草  
【摘要】: 为了赋予移动机器人智能导航的能力,本文针对基于超声波传感器导航的移动机器人相关的几个关键技术:利用超声波测距、简单物体识别,机器人定位,路径规划等进行了研究。 本文的开始部分首先概述了国内外移动机器人领域研究的成果,并对移动机器人领域研究的热点问题进行了分析。详细描述了超声波传感器的相关特性,同时详细的分析了超声波传感器的测距原理和在智能吸尘机器人中选用超声波传感器的因素分析。 文章的第二部分针对移动机器人提出了一种沿墙导航控制算法,并详细的描述了基于超声波测距的沿边走路径规划导航算法的实现;算法首先对机器人自身进行定位并对室内环境中墙的形状进行分类,并针对每一类型的墙设计相应的控制策略。然后在移动机器人运动过程中,基于有限状态地实现移动机器人沿墙状态的转移,从而使移动机器人采用不同的控制策略控制其运动。 本文的第三部分在完成移动机器人总体方案设计的基础上,针对这种移动机器人的特点,考虑到超声导航技术的应用,采用DSP-TMS320F2812为主控单元,实现该机器人控制系统的开发设计,除对机器人各种运动自动控制外,还具有多路超声波信号发射、接收和分析处理(包括定位、路径规划等)等功能,并具有无线通信的能力。为后续研究提供必要的平台。并利用仿真软件对超声导航移动机器人的系统性能进行测试,开展了移动机器人在室内环境下的导航仿真实验,证实了本文研究的有效性。 在结尾部分对全文的工作进行了总结,并对基于超声导航的移动机器人研究领域的一些问题进行了展望。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP242

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 刘满禄;张华;胡天链;;改进的人工势场法用于移动机器人导航[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 张译;煤矿救援机器人轨迹跟踪研究[D];西安科技大学;2011年
2 刘云超;柔性机械手定位系统的研究[D];天津工业大学;2008年
3 梁焕兵;基于RFID和超声波传感器的移动机器人研制及导航研究[D];武汉理工大学;2009年
4 王晓娟;基于多传感器信息的移动机器人定位研究[D];浙江大学;2010年
5 马育林;智能车自主驾驶控制系统研制与试验[D];武汉理工大学;2010年
6 段凌飞;六自由度教学机器手臂控制系统的研究[D];中南大学;2010年
7 郭磊;户外自主轮式机器人磁导航系统研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 郑向阳,熊蓉,顾大强;移动机器人导航和定位技术[J];机电工程;2003年05期
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5 李群明,熊蓉,褚健;室内自主移动机器人定位方法研究综述[J];机器人;2003年06期
6 王栋耀,马旭东,戴先中;基于声纳的移动机器人沿墙导航控制[J];机器人;2004年04期
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9 杨东勇,蒋静坪;基于超声波测距的机器人局部导航[J];仪器仪表学报;2003年S2期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 胡劲草;;室内自主式移动机器人定位方法研究[J];传动技术;2006年04期
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5 陈小宁;黄玉清;杨佳;;多传感器信息融合在移动机器人定位中的应用[J];传感器与微系统;2008年06期
6 李传格;韦巍;;助行机器人导航与远程监护系统的设计与实现[J];传感器与微系统;2011年10期
7 胡劲草;;室内自主式移动机器人定位方法[J];传感器世界;2006年11期
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9 徐立新;管玉玲;李海玉;;机器人控制算法的研究[J];电脑编程技巧与维护;2012年06期
10 吴琳;;计算机视觉导航综述[J];电脑知识与技术;2008年09期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 王福忠;刘海波;余发山;;基于双目立体视觉的移动机器人避障策略研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 刘海波;董玉杰;王福忠;牛满仓;;基于单目视觉的移动机器人导航算法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 斯日古楞;李海滨;包长春;;基于模糊控制的移动机器人路径规划研究[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
4 ;Design of Humanoid arena contest Robot and Reform of undergraduate creative experiments[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(上册)[C];2010年
5 陈熙;王力超;陆起涌;;基于全局视觉的智能吸尘器的识别与跟踪设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
6 杜振军;曲道奎;徐方;贾凯;;基于超声波传感器的移动机器人环境建模方法研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
7 尚留记;王硕;;导航技术及其在水下仿生机器人中的应用综述[A];2008第四届中国智能交通年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
3 尹晓红;自动引导车运动分段控制技术研究[D];合肥工业大学;2011年
4 谢丽萍;基于拟态物理学的全局优化算法设计及性能分析[D];兰州理工大学;2010年
5 王宏;煤矿机器人激光雷达与惯性传感器导航理论及实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
6 姚振静;超声扩频测距脉冲编码激励与渡越时间估计[D];天津大学;2010年
7 吕晓玲;基于听觉信息的机器人声源定位技术研究[D];河北工业大学;2010年
8 陈涛;基于机器人听觉系统的声源目标定位研究[D];河北工业大学;2011年
9 程磊;多移动机器人协调控制系统的研究与实现[D];华中科技大学;2005年
10 史恩秀;轮式移动机器人的运动控制及定位方法研究[D];西安理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柴红霞;移动机器人在SLAM中数据关联方法的研究[D];大连理工大学;2010年
2 赵亮;基于SIFT快速算法的单目立体视觉应用研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
3 钟文斌;基于ZigBee的井下搜救机器人定位算法研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 马道明;AGV视觉导航系统的研究[D];昆明理工大学;2010年
5 李传格;助行机器人辅助导航系统的设计[D];浙江大学;2011年
6 崔壮平;基于多传感器的吸尘机器人避障技术研究[D];浙江大学;2011年
7 邓峰;移动机器人双目视觉导航技术研究[D];沈阳大学;2010年
8 徐亮;室内清扫机器人的路径规划研究[D];中原工学院;2011年
9 张伟刚;室内自主机器人路径规划技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 何宁强;基于多传感器信息融合的移动机器人室外导航研究[D];北方工业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张奇,严莉莉,吴筱苏;基于DSP的AGV运动控制系统设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年02期
2 张京;;基于DriverStudio的Windows 2000设备驱动程序[J];兵工自动化;2006年09期
3 张新予;匡以顺;;多自由度墙体喷涂机器人机构设计[J];兵工自动化;2009年06期
4 冯正全;COM原理概述[J];成都信息工程学院学报;2004年03期
5 孙华,陈俊风,吴林;多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J];传感器技术;2003年09期
6 苏炜,龚壁建,潘笑;超声波测距误差分析[J];传感器技术;2004年06期
7 陈小宁;黄玉清;杨佳;;多传感器信息融合在移动机器人定位中的应用[J];传感器与微系统;2008年06期
8 刘金会,郝静如;自主移动机器人导航定位技术研究初探[J];传感器世界;2005年01期
9 黎昵;岳建平;段鹏;;改进模糊神经网络模型及其在大坝监测中的应用[J];水电自动化与大坝监测;2007年01期
10 鲁守银;钱庆林;张斌;王明瑞;李向东;王宏;;变电站设备巡检机器人的研制[J];电力系统自动化;2006年13期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴超仲;基于磁道钉导航的车道保持系统信息融合与控制技术研究[D];武汉理工大学;2002年
2 孙振平;自主驾驶汽车智能控制系统[D];国防科学技术大学;2004年
3 王卫华;移动机器人定位技术研究[D];华中科技大学;2005年
4 罗志增;机器人多感觉传感器系统与多信息融合技术[D];浙江大学;1998年
5 殷波;移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];中国海洋大学;2006年
6 潘仲明;大量程超声波测距系统研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 高锋;汽车纵向运动多模型分层切换控制[D];清华大学;2006年
8 于金霞;移动机器人定位的不确定性研究[D];中南大学;2007年
9 周勇;智能车辆中的几个关键技术研究[D];上海交通大学;2007年
10 任殿波;自动化公路系统车辆纵横向控制[D];西南交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张焕;六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真[D];西安理工大学;2004年
2 刘振山;自主移动机器人运动控制系统的设计与实现[D];中国海洋大学;2004年
3 王亮;智能移动机器人定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 叶月萍;柔性机械手姿态的图像识别[D];吉林大学;2005年
5 孙明明;超声导航移动机器人关键技术的研究[D];浙江大学;2005年
6 温素芳;基于模糊控制的移动机器人动态避碰的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 苏虹;未知环境下移动机器人运动目标检测与跟踪系统的研究与设计[D];中南大学;2005年
8 张柱华;基于声纳的移动机器人定位算法研究[D];华中科技大学;2005年
9 程婷;多传感器数据融合算法研究[D];电子科技大学;2006年
10 李小唐;六自由度串联机械手位置逆解若干问题的研究[D];北京邮电大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘满禄;张华;王姮;胡天链;;基于模糊控制器的移动机器人导航[J];兵工自动化;2009年06期
2 张磊;蒋刚;肖志峰;叶登金;;ATmega16与PC机的移动机器人定位系统研究[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年12期
3 曹政才;温金涛;吴启迪;;未知环境下一种移动机器人实时最优路径规划方法研究[J];电子学报;2010年11期
4 章永年;赵东标;陆永华;刘凯;;求解NURBS曲面间最小距离的人工势场算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2011年08期
5 张磊;蒋刚;肖志峰;叶登金;;MEMS陀螺与编码器在机器人自主定位中的应用[J];机械设计与制造;2011年09期
6 陈世明;聂森;郑丽楠;孙超峰;;模糊空间中基于人工势场的移动机器人运动规划[J];南昌大学学报(工科版);2010年02期
7 罗乾又;张华;王姮;解兴哲;;改进人工势场法在机器人路径规划中的应用[J];计算机工程与设计;2011年04期
8 刘玉晓;陈帝伊;马孝义;;智能移动机器人局部避碰算法研究[J];微计算机信息;2010年26期
9 蒋浩然;陈军;王虎;雷王利;袁池;;移动机器人自动导航技术研究进展[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2011年12期
10 肖国宝;严宣辉;;一种动态不确定环境中机器人路径规划方法[J];计算机系统应用;2012年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 章永年;五轴数控加工中无碰刀具轨迹生成算法的研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 马育林;车队协同驾驶分散变结构建模、仿真与控制研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔壮平;基于多传感器的吸尘机器人避障技术研究[D];浙江大学;2011年
2 徐亮;室内清扫机器人的路径规划研究[D];中原工学院;2011年
3 李文义;105毫米车载式多管灭火炮方案分析及其驱动系统研究[D];南京理工大学;2011年
4 李红岩;基于μC/OS-Ⅱ的移动机器人平台的设计与实现[D];河南科技大学;2009年
5 陈旭东;老人服务机器人的移动机构运动控制系统研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 郝利波;基于改进RRT与人工势场混合算法的足球机器人路径规划研究[D];西安科技大学;2011年
7 刘沛;基于激光导航的果园拖拉机自动控制系统研究[D];西北农林科技大学;2011年
8 张明颖;轮式拖拉机机械诱导导航技术研究[D];西北农林科技大学;2011年
9 杨硕;基于LMI的集员估计算法在不确定系统中的研究及应用[D];长沙理工大学;2011年
10 李小涛;无人驾驶智能车面向校园场景的自主导航[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 赵珂,向瑛,王忠,施琴红;高准确度超声波测距仪的研制[J];传感器技术;2003年02期
2 景旭文,李家宝,葛鸿翰;单片微机控制的超声波视觉识别系统[J];电子技术应用;1994年06期
3 马翔,朱世强,吴海彬;智能吸尘器的开发及设计[J];电子技术应用;2000年08期
4 钟道昌,李贻斌,赵洪亮;三点式超声测距测角装置[J];测控技术;1999年04期
5 王卫华,陈卫东,席裕庚;基于不确定信息的移动机器人地图创建研究进展[J];机器人;2001年06期
6 杨明,王宏,张钹;基于激光雷达的移动机器人位姿估计方法综述[J];机器人;2002年02期
7 李磊,叶涛,谭民,陈细军;移动机器人技术研究现状与未来[J];机器人;2002年05期
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9 李玉榕,郭智疆,蒋静坪,何文欢;多传感器融合在移动机器人运动控制中的应用[J];仪器仪表学报;2002年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭应龙;许瑛;梁静强;张仲宇;;基于AT89S52的移动机器人控制系统设计[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2006年04期
2 章小兵;宋爱国;唐鸿儒;;一种主要基于多超声波传感器定位的新方法[J];制造业自动化;2006年01期
3 宋长会;赵国良;任桢;;移动机器人超声波避碰传感器系统设计[J];计算机测量与控制;2006年12期
4 王晓东;孙上媛;张炜;;基于移动机器人的多超声波传感器信息融合[J];机械;2006年02期
5 肖本贤;李善寿;赵明阳;张松灿;;基于传感器数学模型的数据融合方法及避障研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年02期
6 葛云峰;孙上媛;;基于移动机器人的多超声波传感器信息融合[J];试验技术与试验机;2007年02期
7 金文俊;冯浩;华亮;;基于超声波传感器的自主移动机器人的探测系统[J];现代电子技术;2008年04期
8 冯春;乌日图;何冰;于海武;;基于双轮移动机器人的控制系统开发[J];机械制造;2008年01期
9 华亮;冯浩;顾菊平;张建生;;基于单超声波传感器的移动机器人沿墙导航策略[J];工程设计学报;2008年03期
10 李开生,张慧慧,费仁元,宗光华;定位传感器及其融合技术综述[J];计算机自动测量与控制;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 斯日古楞;李海滨;包长春;;基于模糊控制的移动机器人路径规划研究[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
2 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 杜振军;曲道奎;徐方;贾凯;;基于超声波传感器的移动机器人环境建模方法研究[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
4 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
6 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
7 张淼;汪懋华;林建涵;姚岚;;移动机器人超声波测距与避障系统的试验研究[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第一分册[C];2005年
8 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 兰华军 杨梅;GPSONE与传统GPS的比较[N];计算机世界;2005年
2 钱小聪 王志勤;定位技术支撑移动位置服务[N];人民邮电;2002年
3 董晓鲁;LBS业务在3G系统中的应用[N];人民邮电;2006年
4 李琴君刘军;东方物探滩浅海勘探技术获六项突破[N];中国石油报;2007年
5 顾永强;高精度的管道泄漏监测报警定位技术[N];中国石油报;2007年
6 孙燕飚;TD标准演进持续研讨中 为TD网络商用铺路[N];第一财经日报;2008年
7 电讯;世界最小超声波传感器问世[N];中国医药报;2010年
8 记者 苏洪峰;北方导航控制集团公司考察组莅新考察合作项目[N];新乡日报;2011年
9 赫澄;日益丰富的定位技术[N];中国国门时报;2006年
10 编译 王金元;微型机器人 虫子般灵巧[N];北京科技报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
2 欧屹;特种地面移动机器人机械系统设计与分析[D];南京理工大学;2013年
3 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
4 海丹;移动机器人与无线传感器网络混合系统的协作定位问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 袁月明;基于手机切换定位技术的交通信息提取方法研究[D];北京交通大学;2012年
6 马勇;多移动机器人路径规划研究[D];华中科技大学;2012年
7 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
8 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
9 顾嘉俊;移动机器人在非平坦地形上的自主导航研究[D];上海交通大学;2010年
10 王小平;无线传感器网络定位技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡劲草;基于超声波测距技术的自主式移动机器人导航系统研究[D];武汉理工大学;2007年
2 崔峰;基于GPS/GIS/GSM的移动机器人定位技术研究[D];河北工业大学;2004年
3 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
4 杨延祥;移动机器人运动规划及跟踪控制研究[D];燕山大学;2011年
5 徐江伟;智能移动机器人及其基于行为控制技术研究[D];河北工业大学;2004年
6 闫晶;移动机器人避障系统设计[D];沈阳理工大学;2008年
7 周兴超;可移动监控机器人的研究与设计[D];沈阳理工大学;2009年
8 王友胜;FastSLAM2.0控制算法与PGR导航法则结合应用的可行性研究[D];大连交通大学;2010年
9 虞杨阳;基于模糊PID控制技术的移动机器人研究[D];中北大学;2011年
10 林凯;未知环境下移动机器人路径规划[D];湖南师范大学;2010年
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