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移动机器人运动控制系统的研究是整个移动机器人研究的核心。本论文以双轮驱动移动机器人为主要研究对象,建立了轮式移动机器人运动学模型,并以此为基础,进一步研究了移动机器人的定位、行为控制和实时避障算法,详细阐述了双轮驱动移动机器人运动控制系统软件框架的设计与开发过程,对软件模块中的串口通讯和远程通信部分进行了详细设计。
本论文工作包括以下几个方面:
首先针对双轮驱动移动机器人进行数学建模,采用推算航行算法对实际机器人进行定位,并对定位中产生的误差深入分析。轮式机器人在运动过程中有很多特定行为模式,对移动机器人的几种典型行为进行分解,并且主要对目标跟踪、轨迹跟踪、沿墙行走等行为进行了深入的研究,分析了不同行为的控制方法,并在Matlab和MobotSim仿真环境下对其仿真,其运动行为的控制效果明显。
其次通过研究移动机器人在复杂环境下,即对全局环境未知时需要借助于传感器感知自身周围的局部环境信息,并在目标位置的指引下通过局部规划方法确定出一条能够到达目标位置的无碰路径。本文对常见的VFF、VFH+、VFH*等局部避障算法模型进行深入研究并进行了仿真实验,针对VFH+、VFH*方法中的不足进行改进,提出一种改进算法,增强移动机器人动态避障能力。
第三阐述了轮式机器人实验平台运动控制系统软件的设计与开发,主要对下位机DSP板和上位机之间的串口通讯,上位机与客户端之间的远程通讯进行详细的编程设计,力求做到实时信息的实时获取。对其中移动机器人的一些典型运动进行控制,使移动机器人在自主运动的同时,远程用户可以对其进行监控。
最后对全文进行了总结,并对轮式移动机器人避障与路径规划研究进行了展望。