基于激光雷达的移动机器人避障研究
随着传感器技术、工艺制造水平、先进控制理论的进一步发展,以及日益增长的行业需求,机器人产业开始蓬勃发展起来.由此,面向各种领域、环境的机器人应运而生,其中移动机器人能够在很多危险环境中代替人工劳动,比如地震救灾、排除爆炸物品以及在战场上执行军事任务等等.移动机器人避障方面的研究对于移动机器人完成上述任务具有重要意义.本文完成了基于单线激光雷达传感器的移动机器人避障系统的软硬件设计.将单片机作为移动机器人底层硬件平台的控制核心,用于对PC机发送过来的控制指令进行解码,进而发送相应的控制信号给无刷电机驱动器以驱动无刷电机,最终实现对移动机器人的控制.在避障系统传感器选取方面,本文研究了单线激光雷达传感器的工作特性.为增强对比,随后对超声波接近开关传感器进行特性研究,并且在PC机上设计了对上述传感器回传的环境数据信息的实时显示界面.在避障算法的设计方面,将上述传感器数据显示界面区域划分为紧急避障区、避障区以及远离避障区,对环境障碍物信息进行编码,不同区域采取不同的避障动作行为.实验表明单线激光雷达传感器比超声波接近开关传感器在数据采集方面更全面、快速并且探测距离更远.本文设计了基于单线激光雷达传感器的避障控制系统,另外,还进行了基于此避障系统的软件动态链接库封装设计.实验结果表明该避障控制系统满足此轮式移动机器人的避障需求,并且增强了该系统的跨平台开发以及算法移植的方便性特点.此外,以该系统为平台,在单线激光雷达提供的环境障碍物信息的条件下,设计了基于BP神经网络的移动机器人避障系统.在室内以及走廊等环境下进行了相关避障实验,实验表明该BP神经网络避障控制算法增强了整个系统的自学习能力,能够实现无碰撞的从起始点到目标点的运动要求.
- 作者：
- 邹波
- 学位授予单位：
- 沈阳理工大学
- 专业名称：
- 控制理论与控制工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 刘砚菊
- 中图分类号：
- TP242
- 关键词：
- 单线激光雷达；超声波接近开关；避障系统；动态链接库；BP神经网络
- single line laser radar； ultrasonic sensor； obstacle avoidance system； DLL； neural network of BP