基于自主反应的移动机器人平台设计与实现

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本文针对服务型机器人活动范围相对固定,环境数据基本已知的情况,围绕如何充分利用这些已知信息,开展移动机器人平台设计的研究工作。设计和实现了一套能够通过无线网络对环境已知信息进行继承的移动机器人平台,即以数据驱动的方式来指导机器人去执行多种任务,实现自主性。相对传统控制流机器人,采用数据流驱动的机器人能够处理和接收更多的信息,对环境的响应也会更快。为了让传统控制流机器人符合数据流驱动机器人的诸多特性,文中对轮椅机器人进行了多方面的改进与优化。   针对电动轮椅双轮差动和开环控制的特点,文中对轮椅机器人进行了建模研究和闭环控制研究。通过添加光电编码器作为反馈单元,分别建立了控制脉冲频率与移动机器人行动位移的函数、反馈脉冲个数与移动机器人行动位移的函数,并对轮椅机器人运动过程中可能存在的误差进行分析,同时结合数据驱动的特点,对产生的误差进行修正。   数据驱动是一个来自于计算机体系的概念,最近几年开始受到控制领域的关注。文中尝试性的将其引入到移动机器人的控制研究中来,从运算基础、执行基础两个方面进行理论阐述,并通过实验验证这种平台的可行性和实用性。   本文的特点体现在,实现了基于SPI总线的机器人内部高速、主动的通讯体系的架构,同时遵循通用的外围控制接口,方便机器人对传感数据进行索取:实现了利用无线局域网构建被动的通讯体系的架构,为移动机器人获取外界海量数据提供了基础,方便机器人对环境数据进行继承。除此之外,实现了利用包容式控制体系组织这些多方面的数据,指导机器人快速响应;搭建的高速数字处理平台也为后续更高智能移动机器人的算法研究提供了基础。
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