【摘 要】
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移动机器人主动嗅觉技术是在仿生学的基础上,将自主移动机器人与气体传感器技术相结合来搜寻气味烟羽、跟踪气味烟羽以及最后确定气味源的过程。相比被动的嗅觉感知系统,机器
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移动机器人主动嗅觉技术是在仿生学的基础上,将自主移动机器人与气体传感器技术相结合来搜寻气味烟羽、跟踪气味烟羽以及最后确定气味源的过程。相比被动的嗅觉感知系统,机器人主动嗅觉技术在环境监测、违禁物品的检测、灾后遇难者的搜救、大型工厂仓库中替代保安的安保巡逻以及危险环境下各类设备的检修等社会生活方面的应用有效的多。本文主要是针对目前具有广泛研究意义和科研空间的移动机器人主动嗅觉寻源问题展开的。主要研究内容如下: (1)对泄漏气体扩散的模拟方法进行了研究,并且对计算流体力学的相关理论作了详细介绍,通过计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对本文所研究的机器人寻源环境进行了仿真实验。 (2)从烟羽发现、烟羽跟踪与气味源确认三个方面对移动机器人自主嗅觉定位进行了相关研究。介绍了烟羽发现过程中的Z字型搜索策略,外螺旋算法;对进化梯度算法做了相关分析与改进,提出了本研究的单机器人嗅觉寻源的改进进化梯度算法来进行烟羽的跟踪;对气味源确认策略条件进行了说明;针对复杂环境中存在的障碍物,提出采用融合沿墙行为的避障方法。 (3)通过将流体 CFD软件与 Matlab软件相结合来建立移动机器人自主嗅觉定位仿真的整个实验平台,并在此平台上做了机器人的自主嗅觉寻源的仿真实验,并对实验结果做了相关的说明与分析。
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