基于STM32的海洋水面探测器避障系统研究
发布时间：2022-07-11 19:39
在海洋探测机器人技术中,避障控制系统是其中最为关键的部分之一,如何有效节约研发和设计成本,满足海洋观测系统通用性、扩展性需求,充分利用现有硬件设备和技术,设计一套适合民用的海洋水面探测机器人避障控制系统是本文研究的重点。以现有技术理论为基础,经过分析、总结后,设计出基于STM32单片机的海洋探测机器人避障系统。系统根据海洋探测机器人技术特点,选择STM32-f407单片机作为控制芯片,通过对其系统的研究,最终完成对海洋探测机器人避障系统硬件和软件设计、模块选型、路径规划等工作,实现海洋水面探测机器人避障控制的基本功能。首先对海洋探测机器人及机器人避障技术的国内外发展现状进行了详细阐述。通过分析研究,得出对探测机器人避障系统进行研究不仅可以弥补我国在该方面的不足,还可对海洋探测、海洋产业的发展起到一定的积极作用,满足生产生活的需求。并进一步对避障系统路径规划现有相关理论进行了研究,为探测机器人的路径规划奠定理论基础。然后根据海洋探测机器人避障系统的基本功能,提出了系统功能需求,结合技术现状与功能要求,对海洋水面探测机器人避障控制的硬件系统和软件系统进行了总体设计,进而提出整体设计方案,并...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外海洋探测机器人研究现状
1.3 国内外机器人避障系统研究现状
1.4 课题研究的内容及意义
2 避障系统路径规划理论研究
2.1 路径规划环境空间建模研究
2.2 全局路径规划算法研究
2.3 局部路径规划算法研究
2.4 小结
3 避障系统总体设计
3.1 嵌入式系统概述
3.2 系统功能需求分析
3.3 系统总体框架
3.4 系统设计方案
3.5 小结
4 避障系统硬件选择
4.1 微控制器模块
4.2 传感器模块
4.3 数据传输模块
4.4 小结
5 避障系统软件设计
5.1 软件开发环境
5.2 避障控制架构
5.3 路径导航架构
5.4 无线通讯架构
5.5 监控界面
5.6 小结
6 基于超声波传感器的避障方法
6.1 超声波传感器的布置
6.2 坐标系建立与变换
6.3 基于超声波的避障方法
6.4 障碍物分离
6.5 抗干扰措施
6.6 机器人路径规划策略
6.7 小结
7 海洋探测机器人路径规划研究
7.1 基于栅格法的环境模型
7.2 基于DIJKSTRA算法的最短路径规划
7.3 基于蚁群算法的路径优化
7.4 小结
8 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS与传统测量技术在地质勘查工程测量中的应用分析[J]. 王伟彪. 工程建设与设计. 2018(06)
[2]GPS卫星定轨研究及STK仿真分析[J]. 王方豪,王建强. 测绘与空间地理信息. 2018(03)
[3]基于人工势场法的船舶自动导航算法设计[J]. 韩君. 舰船科学技术. 2018(06)
[4]模拟退火遗传算法在机械臂路径规划中的应用[J]. 宗玉杰,崔建伟. 测控技术. 2018(03)
[5]高灵敏度GPS信号快速捕获新方法[J]. 杨久东,王文军,孙跃. 电光与控制. 2018(06)
[6]基于GPS的移动对象定位追踪器设计[J]. 裴田,张鹏丽. 汽车实用技术. 2018(05)
[7]未知环境下机器人避障及动态目标追踪[J]. 崔宝侠,宋佳瑞. 沈阳工业大学学报. 2018(03)
[8]基于改进的TSP模型和模拟退火算法路径规划研究[J]. 佘智勇,庄健敏,翟旭平. 工业控制计算机. 2018(02)
[9]基于GIS的Dijkstra算法改进研究[J]. 任伟建,左方晨,黄丽杰. 控制工程. 2018(02)
[10]基于改进禁忌搜索的基站布局优化算法[J]. 陈诗军,王慧强,陈大伟,刘秀兵,胡海婧. 计算机工程与科学. 2018(02)
博士论文
[1]联合测轨VLBI、USB及空间VLBI技术对月球探测器精密定轨的研究[D]. 李雪川.武汉大学 2016
[2]空间机器人自主捕获目标的轨迹规划与控制研究[D]. 史也.哈尔滨工业大学 2013
[3]蚁群算法在飞行模拟器平台中若干应用问题的研究[D]. 袁东辉.吉林大学 2011
[4]无人海洋可控探测平台的智能观测技术[D]. 金久才.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2011
[5]四足机器人步态规划与平衡控制研究[D]. 刘飞.中国科学技术大学 2010
[6]群智能优化算法及其应用[D]. 冯春时.中国科学技术大学 2009
[7]改进蚁群算法及其在结构系统可靠性优化中的应用[D]. 程世娟.西南交通大学 2009
[8]蚁群优化理论在无人机战术控制中的应用研究[D]. 陈岩.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于ARM的移动机器人远程控制系统设计与实现[D]. 邵寿琛.安徽工程大学 2017
[2]水下目标精确定位系统研究[D]. 李孟林.大连海事大学 2011
[3]海洋探测机器人操纵性及运动仿真研究[D]. 刘小峰.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3658759
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外海洋探测机器人研究现状
1.3 国内外机器人避障系统研究现状
1.4 课题研究的内容及意义
2 避障系统路径规划理论研究
2.1 路径规划环境空间建模研究
2.2 全局路径规划算法研究
2.3 局部路径规划算法研究
2.4 小结
3 避障系统总体设计
3.1 嵌入式系统概述
3.2 系统功能需求分析
3.3 系统总体框架
3.4 系统设计方案
3.5 小结
4 避障系统硬件选择
4.1 微控制器模块
4.2 传感器模块
4.3 数据传输模块
4.4 小结
5 避障系统软件设计
5.1 软件开发环境
5.2 避障控制架构
5.3 路径导航架构
5.4 无线通讯架构
5.5 监控界面
5.6 小结
6 基于超声波传感器的避障方法
6.1 超声波传感器的布置
6.2 坐标系建立与变换
6.3 基于超声波的避障方法
6.4 障碍物分离
6.5 抗干扰措施
6.6 机器人路径规划策略
6.7 小结
7 海洋探测机器人路径规划研究
7.1 基于栅格法的环境模型
7.2 基于DIJKSTRA算法的最短路径规划
7.3 基于蚁群算法的路径优化
7.4 小结
8 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]GPS与传统测量技术在地质勘查工程测量中的应用分析[J]. 王伟彪. 工程建设与设计. 2018(06)
[2]GPS卫星定轨研究及STK仿真分析[J]. 王方豪,王建强. 测绘与空间地理信息. 2018(03)
[3]基于人工势场法的船舶自动导航算法设计[J]. 韩君. 舰船科学技术. 2018(06)
[4]模拟退火遗传算法在机械臂路径规划中的应用[J]. 宗玉杰,崔建伟. 测控技术. 2018(03)
[5]高灵敏度GPS信号快速捕获新方法[J]. 杨久东,王文军,孙跃. 电光与控制. 2018(06)
[6]基于GPS的移动对象定位追踪器设计[J]. 裴田,张鹏丽. 汽车实用技术. 2018(05)
[7]未知环境下机器人避障及动态目标追踪[J]. 崔宝侠,宋佳瑞. 沈阳工业大学学报. 2018(03)
[8]基于改进的TSP模型和模拟退火算法路径规划研究[J]. 佘智勇,庄健敏,翟旭平. 工业控制计算机. 2018(02)
[9]基于GIS的Dijkstra算法改进研究[J]. 任伟建,左方晨,黄丽杰. 控制工程. 2018(02)
[10]基于改进禁忌搜索的基站布局优化算法[J]. 陈诗军,王慧强,陈大伟,刘秀兵,胡海婧. 计算机工程与科学. 2018(02)
博士论文
[1]联合测轨VLBI、USB及空间VLBI技术对月球探测器精密定轨的研究[D]. 李雪川.武汉大学 2016
[2]空间机器人自主捕获目标的轨迹规划与控制研究[D]. 史也.哈尔滨工业大学 2013
[3]蚁群算法在飞行模拟器平台中若干应用问题的研究[D]. 袁东辉.吉林大学 2011
[4]无人海洋可控探测平台的智能观测技术[D]. 金久才.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2011
[5]四足机器人步态规划与平衡控制研究[D]. 刘飞.中国科学技术大学 2010
[6]群智能优化算法及其应用[D]. 冯春时.中国科学技术大学 2009
[7]改进蚁群算法及其在结构系统可靠性优化中的应用[D]. 程世娟.西南交通大学 2009
[8]蚁群优化理论在无人机战术控制中的应用研究[D]. 陈岩.国防科学技术大学 2007
硕士论文
[1]基于ARM的移动机器人远程控制系统设计与实现[D]. 邵寿琛.安徽工程大学 2017
[2]水下目标精确定位系统研究[D]. 李孟林.大连海事大学 2011
[3]海洋探测机器人操纵性及运动仿真研究[D]. 刘小峰.哈尔滨工程大学 2007
本文编号：3658759
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