移动机器人设计及其全局路径规划

【摘要】：移动机器人最大的特点是:通过本身对外界环境信息的感知接收和处理,自主规划移动路线,来达到人们使用移动机器人完成某一任务的目的,即它具有一定的智能,一定的自主能力。路径规划是移动机器人智能的基础,近年来移动机器人的路径规划技术己成为研究热点。本论文以移动机器人设计及其全局路径规划为选题,设计和研究目的是为973项目“仿生微纳敏感器件与智能系统”搭建基本的实验平台,同时也为今后将要深入进行的路径规划方法研究打下初步基础。本文具体完成了以下的主要工作: 首先,本论文根据仿生传感器实验的需要,为移动机器人小车本体提出了基本方案,即:随动轮前后放置的4轮差动式驱动结合板架结构的设计方案。并选定了电动机、光电编码器等相关部件。 其次,结合仿生传感器研究进展以及该研究对实验平台的具体要求,设计并搭建了移动机器人小车的硬件控制系统,包括元件选择、电路原理图和PCB图的绘制等。设计并编写了上位-下位机模式的控制系统软件,实现了上位机与下位机的通讯、上位机自身的路径编码、位置显示以及下位机自身的中断处理、读写LM629芯片等功能。从而基本上实现了整个系统的工作流程,使移动机器人小车具备了按给定路径进行移动并获知实际到达位置的能力。 然后,通过对路径规划方法和遗传算法的研究,设计了一套专门用于离线条件下的应用遗传算法的静态全局路径规划程序,该方法可以在一定程度上弥补传统方法的一些不足。通过该路径规划程序,基本实现了移动机器人的自主规划路径的功能。 最后,对控制系统进行了调试和仿真,在MATLAB环境中运行路径规划程序做了仿真算例,针对静态全局路径规划问题初步设定并调整了各个遗传操作算子的取值。