四轮四驱割草机器人路径规划与轨迹跟踪控制

发布时间：2020-08-09 04:12

【摘要】：人类二十世纪在智能领域的一项伟大发明就是机器人,在仅有的五十年内就产生了天翻地覆的改变。自从其诞生之日开始,自身的战略目标属性已然将其划分在高新技术领域。机器人技术的出现与发展使其发生了日新月异的变化,不仅从本质上改变了以往的工业化生产方式,而且对人类的日常活动、学习和工作足以产生了长远的影响。尤其是高级形态的智能机器人,它已经不仅成为先进制造业不可缺少的自动化设备,而且正在以光速一般向航空、航天、教育、军事、海洋、农业、服务、娱乐等各个领域扩张渗透。社会在不断地发展,日益增强的环保意识,美化草坪早已经成为一种趋势,特别是以美国为代表的发达国家中,由于草坪机械行业的兴起使得绿色草坪业形成为一大新型工业产业。草坪机械是一种适合环境维修、草坪美化、施工的机械,它属于传统机械工业领域,其中占百分之八十以上市场份额的主要机械就是草坪割草机。用于公园、足球场地、机场等大范围的公共草地,机械负载功率大,割草效率高,这是大部分商用草坪割草机的特点;用于家庭庭院等小范围草坪的割草,机械负载功率小,操作简便,这些都是家用草坪割草机的特点。传统的草坪机电设备技术,对于应对日益繁重的割草工作显得力不从心,相对于汽车、机床等产业而言,其技术落后了二十年,因此近年来,有组织提出要改变并提高草坪机械的整体水平需要引进相关的电子技术和控制技术,试图研制在非单元化草坪环境中能够自主移动的车辆[1],在1997年的OPEI(户外动力设备协会,Outdoor Power Equipment Institute)年会上,提出了智能割草机器人(Intelligent Robot Mower,IRM)的概念。本文研究的对象为四轮四驱割草机器[2](4WD-MR),属于户外智能移动机器人领域。该课题首先介绍四轮四驱割草机器人的机体总结构、行为分析和轨迹生成原理,对于轨迹的生成行为需要选用适当的方法,轨迹控制系统势必伴随干扰,针对干扰信号采用基于Lyapunov[3]稳定性的卡尔曼滤波器进行必要的降噪处理。然后,要规划好各类边界,主要边界为工作区域边界和障碍物边界。工作区域边界信息的获取,采用基于OLS算法的RBF神经网络系统[4-5]来完成信息采集,工作区域边界选用分段获取策略来建立。接着,对路径的规划采用迂回式规划,轨迹的跟踪控制经过比较之后采用光电传感器系统结构来实现。最后,对光电传感器选用模糊控制原理完成行为控制并对结果进行深入分析。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

【参考文献】