小型环境侦测机器人系统及其自主导航技术的研究

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1、摘要摘要在发生核泄漏或者化学物质的污染事故时，环境检测人员经常会遇到情况不明、高度危险、人员无法接近且使用通常手段无法检测的区域，因而此时迫切需要能代替人进入事故现场作业的机器人等智能化设备。而使用搭载了检测仪器的小型环境侦测机器人，便可以方便安全地进入污染现场，取回样本，同时获得现场图片和录像，并能够对污染源定位，为事故处理提供依据。此外，目前大型集会活动频繁，安保任务繁重，而对会场周围停放的各种车辆的底部检查是一项重要的安保任务，因为汽车底盘是藏匿物品，特别是炸药等危险品的常用位置。为了保护安保人员的生命安全，此时同样需要有小型机器人能够代替他

2、们进入汽车底部或一些城市狭小空间内对可疑物品进行探测，但是目前面世的大部分机器人限于尺寸无法完成这个任务。针对这些需求．自2004年开始，东南大学远程测控技术江苏省重点实验室与南京军区装备部防化研究所开始合作研制”远程遥控环境侦测机器人”。本文以该项目为基础，并结合教育部创新工程培育项目”面向灾害侦测与应急处理的远程控制技术”，重点讨论了小型遥操作环境侦测机器人系统及小型监测机器人系统的开发，包括它们的总体结构、传感系统以及人机交互系统。此外，本文还就机器人的自主行为及其协调机制进行了探讨。本文首先分析了小型遥操作环境侦测机器人的功能需求，并讨论了

3、机器人车体的结构设计，设计了一种层次式的，具有模块化、网络化、局部智能等特点的电子系统硬件结构，根据实际需要选择了用于定位导航、运动控制和环境侦测工作需要的传感器，并详细分析和讨论了机器人的传感器系统以及机器人操作员控制器的设计。对小型监测机器人系统，本文亦做了类似的讨论和分析。机器人监控系统是机器人系统的重要组成部分，是专门处理机器人在运行中的各种信息和进行人机交互活动的软件系统。本文以小型监测机器人硬件系统为基础，讨论并设计了一种简洁、高效、灵活的机器人监控软件系统。详细介绍了监控系统的设计原则及体系结构，并阐述了针对无线传输带宽窄的限制及无线

4、网络不稳定等问题，而提出的网络带宽自适应的无线视频传输方法的实现。最后将该监控软件系统应用-N4,型监测机器人中，进行相应的参数和功能测试以证实系统的有效性。针对环境侦测机器人需要的自主能力，实现了基于模糊逻辑方法融合机器人多传感器信息的两个机器人自主行为：自主路径跟踪行为和自主避障行为．详细介绍了这两个行为的实现方法，并利用有限状态机将两个自主行为有效融合。仿真和室内实验均证明了这些方法能够实现所需的功能。关键词。环境侦测机器人；机器人传感器系统：机器人监控系统；自主行为；有限状态机东南大学硕士学位论文Abstractmenaccidentsof

5、contaminationofchemicalsubstancesorIeakofnuclearhappen．theenvironmentsurveyorsusuallyhavetoencountersomeareaswhichareunknown，highlydan-gerous，unaccessibleandevenundetectablewithnormalmethods，consequentlyitisurgenttouserobottoentersuchareastoperformmissionsinsteadofhuman．Thesma

6、ll．sizedenviron．mentsurveillancerobotwithinspectioninstrumentsCaneasilyenterthepollutedsite，bringbackthesample，capturethepicturesandrecordthevideoofthesite，andlocatethepollutionsourc宅，thenitCanefficientlyprovideevidenceforhandlingtheaccident．Ontheotherhand,nowadayslargerallies

7、arefrequentlyheldaroundtheworld，andthesecuretasksforguardingthemareheavy,oneofwhichiStosearchthechassisofvehicles．asitiSanormaIplacetohidedangeroussubstancessuchasbombs．Inordertoprotectthesafetyofinspectors，italsoneedstoUSesomekindofsmall-sizedrobottoenterthechassisofvehicleso

8、rsomenarrowareasofcitytosearchsomenarrowareasofcityandchassis