移动机器人避障系统设计

论文摘要

移动机器人是机器人研究领域的一个重要分支,随着传感器技术的发展,自主移动机器人成为当今研究的热点。避障是自主移动机器人应具备的功能,本论文设计并实现了基于超声波传感器的移动机器人自主避障系统。超声波传感器检测迅速、方便,且计算简单、易于做到实时控制,本论文正是使用了超声波传感器来探测移动机器人周围的环境信息。论文对超声波传感器的工作原理、工作特性进行了分析,研究了超声波传感器的测距原理并进行了测距实验。对以TI公司生产的TMS320VC5402芯片为核心的DSP控制板进行了硬件电路设计,利用DSP控制板控制超声波传感器探测障碍物信息,并对所测得的障碍物信息进行处理。使用模糊控制算法完成障碍物的识别和对移动机器人的运动控制,最终实现了移动机器人的自主避障。本论文对移动机器人的避障系统进行了硬件电路设计和软件设计。系统的软件部分在CCS环境下完成,采用汇编语言和C语言混合编程。该移动机器人避障系统实时性好且成本较低,在室内环境中进行了避障实验,达到预期的实验效果,可使移动机器人以较短路径无碰撞到达目的地。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 移动机器人的发展概况
• 1.2.1 国外移动机器人的发展
• 1.2.2 国内移动机器人的发展
• 1.3 移动机器人关键技术
• 1.3.1 用于移动机器人避障的传感器
• 1.3.2 移动机器人执行机构
• 1.3.3 多传感器信息融合技术
• 1.3.4 导航和定位
• 1.3.5 路径规划
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 系统核心DSP 控制板设计
• 2.1 DSP 处理器
• 2.1.1 DSP 的特点及应用
• 2.1.2 DSP 芯片的分类
• 2.2 VC5402 优点及基本结构
• 2.2.1 VC5402 的优点
• 2.2.2 片上外设
• 2.3 DSP 电路设计
• 2.3.1 DSP 系统基本电路设计
• 2.3.2 存储器接口设计
• 2.3.3 串行通讯设计
• 2.3.4 JTAG 仿真接口
• 2.4 对控制板的调试
• 2.5 DSP 集成开发环境CCS 简介
• 2.5.1 CCS 组成
• 2.5.2 CCS 主要功能
• 2.6 本章小结
• 第3章 感知系统超声波传感器
• 3.1 超声波的性质
• 3.1.1 超声波的特点
• 3.1.2 超声波的一般性质
• 3.1.3 超声波的波束角
• 3.2 超声波传感器
• 3.2.1 超声波传感器的特点
• 3.2.2 超声波传感器结构
• 3.2.3 超声波测距原理
• 3.2.4 超声波传感器硬件电路组成
• 3.3 超声波测距分析
• 3.3.1 超声波传感器测距实验
• 3.3.2 实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 避障系统设计
• 4.1 避障系统总体设计
• 4.2 智能小车
• 4.2.1 智能小车的组成
• 4.2.2 小车驱动电路
• 4.2.3 智能小车功能实现原理
• 4.3 移动机器人避障的实现
• 4.3.1 多超声波传感器测距系统设计
• 4.3.2 避障过程的实现
• 4.3.3 误差分析及措施
• 4.4 本章小结
• 第5章 控制算法及避障实验
• 5.1 信息融合技术
• 5.1.1 多传感器信息融合概述
• 5.1.2 多传感器信息融合算法
• 5.2 模糊避障控制
• 5.2.1 模糊控制理论
• 5.2.2 模糊控制器的设计
• 5.2.3 非模糊化
• 5.3 移动机器人避障实验
• 5.3.1 安全避障模式设置
• 5.3.2 避障实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 附录
• 详细摘要