機(jī)器人環(huán)境檢測(cè)與運(yùn)動(dòng)控制的三維仿真研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科技發(fā)展,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用和需求與日俱增,人類生活各領(lǐng)域如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國(guó)防等逐漸出現(xiàn)機(jī)器人的影子。因此,機(jī)器人學(xué)是一個(gè)重要且極具廣泛應(yīng)用價(jià)值的研究課題。
　　 機(jī)器人是任何高級(jí)的自動(dòng)機(jī)械,它能協(xié)助或取代人類工作。機(jī)器人完成任務(wù)主要分為環(huán)境檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)控制兩個(gè)過(guò)程。傳感器在環(huán)境檢測(cè)和運(yùn)動(dòng)控制中起重要作用,傳感器能使機(jī)器人具備類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。按驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的不同方式,分為控制型機(jī)器人和自主移動(dòng)式機(jī)器人:控制型

2、機(jī)器人在接收通過(guò)外部控制器輸入的指令后執(zhí)行任務(wù)；自主移動(dòng)式機(jī)器人具備人類智能,可運(yùn)行預(yù)先輸入的程序,根據(jù)人工智能相關(guān)原則執(zhí)行任務(wù)。由于涉及學(xué)科眾多,如今機(jī)器人的普及程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。隨著硬件設(shè)備的性價(jià)比不斷提高,硬件方面已不再是機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展的最大障礙,但機(jī)器人的應(yīng)用、控制、人機(jī)交互的核心--機(jī)器人學(xué)的軟件分支仍有待發(fā)展。
　　 機(jī)器人的三維仿真是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器人的物理系統(tǒng)進(jìn)行模擬,生成幾何圖形并進(jìn)行三維顯示,從而確定機(jī)器人和

3、外部環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,相對(duì)于二維仿真,三維仿真具有更直觀、更真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。仿真對(duì)機(jī)器人軟件的發(fā)展具有重要意義:通過(guò)仿真,可以在缺少實(shí)體的條件下對(duì)機(jī)器人程序進(jìn)行測(cè)試,達(dá)到節(jié)省成本、縮短開發(fā)周期、評(píng)估機(jī)器人行為、減小由于程序的潛在漏洞而導(dǎo)致?lián)p壞昂貴設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等目的。機(jī)器人的仿真主要應(yīng)用在兩個(gè)方面:一是機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、各種路徑規(guī)劃和控制方法的研究:二是機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)、機(jī)器人的選型、離線編程和碰撞檢測(cè)等。
　　 本文以輪式機(jī)

4、器人為基礎(chǔ),構(gòu)建和研究了傳感器對(duì)環(huán)境信息的檢測(cè)、機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人的避障行為。主要包含如下內(nèi)容:一是以三維圖形模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境,分別采用視覺傳感器、碰撞傳感器、激光傳感器對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；二是構(gòu)建控制型機(jī)器人和自主移動(dòng)式機(jī)器人兩種模型,分別對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、路徑跟蹤的三維仿真進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)；三是結(jié)合數(shù)據(jù)采集和運(yùn)動(dòng)控制,對(duì)機(jī)器人探索未知領(lǐng)域,以及利用模糊邏輯對(duì)傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合,對(duì)機(jī)器人在未知環(huán)境下的避障行為的三維仿