【摘要】：隨著傳感器技術、工藝制造水平、先進控制理論的進一步發(fā)展,以及日益增長的行業(yè)需求,機器人產(chǎn)業(yè)開始蓬勃發(fā)展起來。由此,面向各種領域、環(huán)境的機器人應運而生,其中移動機器人能夠在很多危險環(huán)境中代替人工勞動,比如地震救災、排除爆炸物品以及在戰(zhàn)場上執(zhí)行軍事任務等等。移動機器人避障方面的研究對于移動機器人完成上述任務具有重要意義。本文完成了基于單線激光雷達傳感器的移動機器人避障系統(tǒng)的軟硬件設計。將單片機作為移動機器人底層硬件平臺的控制核心,用于對PC機發(fā)送過來的控制指令進行解碼,進而發(fā)送相應的控制信號給無刷電機驅動器以驅動無刷電機,最終實現(xiàn)對移動機器人的控制。在避障系統(tǒng)傳感器選取方面,本文研究了單線激光雷達傳感器的工作特性。為增強對比,隨后對超聲波接近開關傳感器進行特性研究,并且在PC機上設計了對上述傳感器回傳的環(huán)境數(shù)據(jù)信息的實時顯示界面。在避障算法的設計方面,將上述傳感器數(shù)據(jù)顯示界面區(qū)域劃分為緊急避障區(qū)、避障區(qū)以及遠離避障區(qū),對環(huán)境障礙物信息進行編碼,不同區(qū)域采取不同的避障動作行為。實驗表明單線激光雷達傳感器比超聲波接近開關傳感器在數(shù)據(jù)采集方面更全面、快速并且探測距離更遠。本文設計了基于單線激光雷達傳感器的避障控制系統(tǒng),另外,還進行了基于此避障系統(tǒng)的軟件動態(tài)鏈接庫封裝設計。實驗結果表明該避障控制系統(tǒng)滿足此輪式移動機器人的避障需求,并且增強了該系統(tǒng)的跨平臺開發(fā)以及算法移植的方便性特點。此外,以該系統(tǒng)為平臺,在單線激光雷達提供的環(huán)境障礙物信息的條件下,設計了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的移動機器人避障系統(tǒng)。在室內以及走廊等環(huán)境下進行了相關避障實驗,實驗表明該BP神經(jīng)網(wǎng)絡避障控制算法增強了整個系統(tǒng)的自學習能力,能夠實現(xiàn)無碰撞的從起始點到目標點的運動要求。
[Abstract]:With the further development of sensor technology, process manufacturing level, advanced control theory, and the increasing demand of the industry, the robot industry began to flourish. As a result, environmental robots emerge as the times require, in which mobile robots can replace artificial labor in many dangerous environments, such as earthquake relief, removal of explosive objects and military missions on the battlefield, and so on. The research on obstacle avoidance of mobile robot is of great significance for mobile robot to accomplish the above tasks. In this paper, the hardware and software design of obstacle avoidance system for mobile robot based on single line laser radar sensor is completed. The MCU is used as the control core of the bottom hardware platform of the mobile robot, which is used to decode the control instructions sent by the PC machine, and then send the corresponding control signal to the brushless motor driver to drive the brushless motor. Finally, the control of mobile robot is realized. In the aspect of selecting sensors for obstacle avoidance system, the working characteristics of single-line lidar sensors are studied in this paper. In order to enhance the contrast, the characteristics of ultrasonic proximity switch sensor are studied, and the real-time display interface of the environmental data information returned by the sensor is designed on the PC computer. In the design of obstacle avoidance algorithm, the display interface area of the sensor data is divided into emergency obstacle avoidance area, obstacle avoidance area and remote obstacle avoidance area. The information of environmental obstacle is encoded, and different regions take different action of obstacle avoidance. The experimental results show that the single line laser radar sensor is more comprehensive, faster and more remote than the ultrasonic proximity switch sensor in data acquisition. In this paper, the obstacle avoidance control system based on single line laser radar sensor is designed. In addition, the software dynamic link library encapsulation design based on this obstacle avoidance system is also carried out. The experimental results show that the obstacle avoidance control system meets the obstacle avoidance requirements of the wheeled mobile robot and enhances the cross-platform development of the system and the convenience of algorithm transplantation. In addition, a mobile robot obstacle avoidance system based on BP neural network is designed based on the environment obstacle information provided by single line lidar. Related obstacle avoidance experiments are carried out in indoor and corridor environments. The experiment results show that the BP neural network obstacle avoidance control algorithm enhances the self-learning ability of the whole system and can realize the motion requirements from the starting point to the target point without collision.
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2424470