基于RFID技术导盲机器人室内路径规划研究

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随着世界上视觉障碍者数量的日益增多和机器人技术的飞速发展,研发一款合适的导盲机器人来辅助盲人的日常生活是最好的选择之一。导盲机器人的主要任务是通过多种传感器来感知环境,然后结合采集的环境信息来指引视觉障碍者的行动,最后实现带领使用者避开环境中的障碍物安全到达目的地。本文在综合当前导盲机器人关键技术基础上,提出了一种导盲机器人的设计方案。同时,根据该方案选择了相应的控制模块,并搭建导盲机器人实验平台。该导盲机器人配备有超声波传感器、语音模块和RFID模块等,在具备避障和手柄控制等基本功能外,还具有物体识别、语音示警等功能,在总体上增强了人机交互功能。本论文设计的导盲机器人主要应用于室内环境,在对常用的室内定位技术分析与比较后,最终采用RFID技术来进行定位,并对RFID技术进行了详细的介绍和分析。在室内定位过程中,利用放置在机器人上的超高频RFID阅读器阅读环境中布置超高频电子标签,将它们之间的信号强度值换算为距离值来实现机器人的定位。由于信号强度受环境的影响很大,本文采用中值策略来采集信号强度值,以降低定位误差。同时,将低频标签作为路标布置在环境中的入口处,在导盲机器人运行时可以校准其坐标,以降低前面较大定位误差的影响。导盲机器人主要的服务对象是盲人或视力受损伤的人,因此路径规划这个功能对导盲机器人来说尤其重要。综合考虑室内环境的复杂性,本文利用射频识别模块在数据获取上的优势,建立了基于可视图的环境模型。在此基础上,将A*算法融入其中,提出了一种路径规划算法,利用启发式的搜索方式大大降低了需要搜索的节点,提高了搜索效率。同时,提出了一种“可视点”判断的方法,当起始点和目标点发生改变时,机器人不需要重构可视图就可以直接搜索可行路径,大大改善了传统可视图法的灵活性和实时性问题。最后通过在自主搭建导盲机器人上实验验证了上述方法的可行性和有效性。
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