嵌入式移动机器人避障研究与系统设计实现

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1、青岛科技大学研究生学位论文嵌入式移动机器人避障研究与系统设计实现摘要移动机器人是机器人领域研究的重要方向，是当前研究的热点之一。传统的移动机器人基本上都采用专用处理器和专用操作系统，这已不能满足现代机器人的发展要求，随着嵌入式系统的发展，移动机器人正向经济化、小型化、智能化和通用型方向发展。自主避障是移动机器人安全行驶的重要保障，也是移动机器人研究的重要内容。本文分析了机器人常用避障传感器的特点和原理以及多传感器融合技术，并对机器人避障算法进行了研究。详细分析了模糊控制和神经网络控制理论，二者可以表达那些难以用数学模型描述

2、的规则，适合移动机器人的智能避障控制。在研究嵌入式系统的基础上，本文自主设计并开发了嵌入式移动机器人平台，为移动机器人的硬件和软件设计提供了一个解决方案。此机器人平台具有可移植性和可扩展性，并在此平台上进行了机器人避障系统的研究。本文以高性能ARM处理器$3C2410为核心，进行机器人底层运动控制系统的设计，设计了机器人的外围电路和扩展接口，重点设计了步进电机驱动模块。在硬件的基础上移植了linux操作系统，开发了电机驱动程序。采用了超声波传感器对移动机器人周围的环境进行探测，设计了以AT89C52单片机为控制器的多路超声

3、测距模块，并进行了测距实验，测距精度可以满足机器人避障要求。最后提出了神经模糊控制避障算法，详细论述了该算法的设计与实现，仿真结果证明了本文所提算法的正确性和有效性，并将该算法移植到了嵌入式移动机器人的系统中，实现了移动机器人的安全避障。在实际的测试中，本文所设计的移动机器人平台和避障算法能快速有效的实现避障。关键词：移动机器人嵌入式系统避障超声测距神经模糊控制ARM步进电机驱动嵌入式移动机器人避障研究与系统设计实现STUDYONOBSTACLEAVOIDANCEANDSYSTEMDESIGNOFEMBEDDEDMOBIL

4、EROBOTOneofpresentfocusresearchfieldsismobilerobotwhichistheimportantdirectionofrobotresearch．Thetraditionalmobilerobotsbasicallyusethespecialprocessorandspecialoperatingsystemwhichcannotsatisfythemodemrobot'sdevelopmentrequest，withthedevelopmentofembeddedsystem，t

5、herobotwitheconomization，miniaturizationandintellectualizationisdeveloped．Obstacleavoidanceistheimportantsafeguardofsafetravelformobilerobot，aswellasoneofthemostimportantsubjectsforreasearch．Thecharacteristicandtheprincipleofcommonsensorwhichisusedforobstacleavoid

6、anceandthemulti．sensorfusiontechnologyareanalysed，atthesametime，theobstacleavoidancealgorithmiSstudiedinthisPapeLFuzzycontr01andneuralnetworkcentreltheoriesaredetailedanalysed，whichcanexpresstherulesthatarehardlydescribedbythemathematicalmodel，SOtheyaresuitablefor

7、theobstacleavoidancecontrolofmobilerobot．，111eembeddedmobilerobotplatformisdesignedanddevelopedindependently,whichiSbasedonembeddedsystem，itprovidesasolutionofhardwareandsoftwaredesignformobilerobot．TherobotplatformhasthecharacteristicofPortingandexpansibility,and

8、thesystemofobstacleavoidanceisstudiedinthisplatform．ARMmicroprocessor$3C2410withhighadvancedcapacityisusedasthechiefchiptodesigntheboaommovementcentrels