移動機(jī)器人導(dǎo)航軟件及部分關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理工程以及機(jī)器智能化等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的不斷成熟與進(jìn)步，各類機(jī)器人性能得到了很大的發(fā)展和改進(jìn)，目前已逐步在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。移動機(jī)器人由于經(jīng)常處于運(yùn)動狀態(tài)，因此相比于普通機(jī)器人具有更高的要求，如要求有更靈活的運(yùn)動機(jī)構(gòu)、對外部環(huán)境具有較強(qiáng)的感知能力以及能被遠(yuǎn)程精確操控等，而移動機(jī)器人的導(dǎo)航技術(shù)正是基于這種需求逐漸發(fā)展起來的，且已經(jīng)在一些領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。
　　本文針對小區(qū)域環(huán)境下

2、移動機(jī)器人慣性導(dǎo)航的特點(diǎn)，首先設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)導(dǎo)航軟件功能，包括地圖的匹配、地圖的操作以及人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)，并在下位機(jī)實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)型的航跡推算算法，同時(shí)給出能服務(wù)于機(jī)器人正常導(dǎo)航工作和調(diào)試狀態(tài)的通信協(xié)議制定與實(shí)現(xiàn)。完成的工作主要包括以下三部分:
　　(1)基于MFC的上位機(jī)導(dǎo)航軟件實(shí)現(xiàn)，主要包括一種簡便實(shí)用的目標(biāo)區(qū)域地圖制作方法;利用API串口通信函數(shù)，并結(jié)合非阻塞通信、多線程等手段的高效串口通信程序?qū)崿F(xiàn)方法;使用MapX提供的

3、接口實(shí)現(xiàn)的一系列地圖操作常用功能，如放大、縮小、平移、圖層管理等。
　　(2)基于RL-RTX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。針對傳統(tǒng)航位推算算法的局限性，提出了一種更具有實(shí)際應(yīng)用意義的航位推算算法，使得機(jī)器人導(dǎo)航適用于非結(jié)構(gòu)路面的環(huán)境，同時(shí)給出了其在RL-RTX系統(tǒng)下的代碼框架實(shí)現(xiàn);制定了較完整的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，使得機(jī)器人在正常導(dǎo)航工作時(shí)和調(diào)試狀態(tài)下都能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)也給出了詳細(xì)的通信框架設(shè)計(jì)。
　　(3)針對非GPS信

4、號依賴的移動機(jī)器人區(qū)域?qū)Ш教攸c(diǎn)，提出了一種僅通過兩個(gè)訓(xùn)練點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航過程中目標(biāo)區(qū)域?qū)嶋H位置與導(dǎo)航地圖一一對應(yīng)的地圖匹配方案。目前，非GPS信號依賴的導(dǎo)航系統(tǒng)（大多為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）基本都要求原始地圖提供準(zhǔn)確的南北方位及地圖比例尺;而本文提出的地圖匹配方案對原始地圖的要求極低，只要是一張自身長寬比例滿足實(shí)際區(qū)域長寬比例的光柵圖像即可，且后期制作過程也十分簡單。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明方案是準(zhǔn)確有效的。同時(shí)，本文針對慣性導(dǎo)航過程中不可避免的誤差問