论文部分内容阅读
随着智能机器人技术的不断发展,应用领域的不断扩大,除有制造业、农业、医疗、海洋开发等方面得到了越来越广泛的应用外,智能机器人已开始渗透到人们生活的各个方面。随着智能技术的发展,智能机器人教育走进我们的课堂已经成为必然趋势。从上世纪80年代开始,尤其是美国、日本等发达国家已经认识到了机器人的教育价值,开始在教育教学中应用智能机器人,许多教育研究者、教师、机器人技术开发者也纷纷关注教育机器人,教学机器人的研发已成为一项极具应用前景的高新技术行业。本文完成了轮式教学移动机器人控制系统软硬件平台构建、自动避障系统的算法实现及超声波测距避障系统的研究。本文首先阐述了机器人的发展,国内外教学机器人的研究现状,说明设计教学机器人的意义,并对国内外智能教学机器人的避障问题研究状况和发展趋势进行了分析,然后对智能机器人避障控制的方法进行了综述,阐述避障系统关键技术及其发展,指出自主避障的能力是机器人智能化程度的重要指标,也是智能机器人安全移动的重要条件。传统的控制算法通常依赖于被控对象精确的数学模型和完整全面的环境信息。当环境信息不全或未知,被控对象的数学模型难以确定时,避障效果往往不能令人满意。最后提出了本研究工作意义,并阐述了本文的主要内容。针对上述情况,本文首先对教学机器人进行了运动分析,建立了教学机器人的运动学模型,为进一步研究打下了基础。其次概述了教学机器人的整个硬件系统设计,以及与避障相关的传感器,为算法的实现构建了硬件平台。系统以ATmegal128为控制核心,包括直流电机、超声波传感器、电源模块等的设计。再次,详细介绍了超声测距避障系统的软硬件设计。阐述了超声测距技术及其应用,并概述了红外线等多传感器信息融合方法。最后,对机器人的模糊避障算法进行了深入研究。首先阐述了模糊控制理论,在此理论基础上,建立了机器人避障系统的模糊规则,利用超声测距的结果,使得机器人完成避障动作。