基于超聲波測距的多機(jī)器人室內(nèi)定位導(dǎo)航研究.pdf

1、盲人是各類殘疾人中最為困難的群體，出行困難是困擾他們的最大問題。導(dǎo)盲的助行機(jī)器人已逐漸成為國內(nèi)外機(jī)器人與康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其中對(duì)定位與導(dǎo)航的研究是研究其他功能的前提。室外使用GPS定位導(dǎo)航已經(jīng)相當(dāng)普及，但是室內(nèi)卻仍無成熟的定位導(dǎo)航方案。本文主要針對(duì)視力障礙人群研究室內(nèi)行走環(huán)境助行系統(tǒng)，它能夠通過語音提示進(jìn)行安全路徑引導(dǎo)，擁有定位與導(dǎo)航功能。根據(jù)這個(gè)要求，本文主要從以下幾個(gè)方面開展了研究：
　　對(duì)基于超聲波測距定位原理和算法進(jìn)

2、行分析，建立雙輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)助行機(jī)器人的航跡推算模型，用局部與全局的擴(kuò)展卡爾曼濾波將超聲波定位數(shù)據(jù)、增量式編碼器和電子羅盤的數(shù)據(jù)融合起來解決助行機(jī)器人定位問題。最后針對(duì)超聲波信號(hào)干擾問題，研究一種適合多機(jī)器人定位的工作節(jié)點(diǎn)調(diào)度策略。
　　為了克服單獨(dú)使用Dijkstra算法或蟻群算法的缺點(diǎn)來進(jìn)行路徑規(guī)劃，揚(yáng)長避短，將兩者結(jié)合起來研究一種優(yōu)化算法——D-A算法（Dijkstra-Ant Algorithm）。分析了該種算法的實(shí)現(xiàn)步驟，并

3、進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。
　　對(duì)助行機(jī)器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先對(duì)定位導(dǎo)航系統(tǒng)模塊進(jìn)行總體規(guī)劃，再對(duì)子模塊進(jìn)行硬件選擇以及軟件設(shè)計(jì)。其中子模塊包括主控系統(tǒng)、基于超聲波測距定位系統(tǒng)、航跡推算定位系統(tǒng)以及導(dǎo)航語音提示系統(tǒng)。
　　搭建實(shí)驗(yàn)的助行機(jī)器人系統(tǒng)，布置了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行了基于超聲波測距與航跡推算融合定位方法實(shí)驗(yàn)和單個(gè)與多個(gè)機(jī)器人超聲波定位實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所研究方法的可行性。進(jìn)行了超聲波網(wǎng)絡(luò)定位的聯(lián)合調(diào)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了超聲波定位方法對(duì)