外文翻译--一种室内境导航条件下自主智能移动机器人系统的研究.doc

中国地质大学长城学院本科毕业设计外文资料翻译系别：工程技术系专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号：2011年12月31日外文资料翻译译文一种室内境导航条件下自主智能移动机器人系统的研究摘要这种为室内境导航条件下设计生产的自主移动机器人系统是一个不完整的差速传动系统，它有两个安装在同一轴上通过两个PID控制的电机驱动的驱动轮和两个分别安装在前部和后部的脚轮。它装备了大量的传感器，比如红外探测器，超声波传感器，激光线发生器和数码相机，通过这些传感器来感知它的周围循环境。它的计算源是由多任务多程序处理功能的多处理器组成的同步运行系统。为了实现复杂的任务，这种移动机器人采用了混合的控制结构。它在智能设计中心设计完成，在香港城市大学制造调试。关键字：移动机器人；智能控制；传感器；导航1简介随着自主移动机器人在工厂和服务业中的应用越来越广泛。一些在设计，感觉，控制和导航等领域的投资已经实施。对真实世界的反应，探测循环境，没有冲突的执行已经设计好的计划以及完成想要其完成的任务是智能移动机器人的主要要求。作为人类，我们能够很简单的完成这些动作，但是对于机器人来说，将是非常的困难。一个自主移动机器人应该运用不同的传感器来感知外部循环境以及转换和认识感知信息以在执行任务时能够通过适当的算法制定安全的移动路径。许多不同的传感器被安装在移动机器人上用来避障，位置确定，移动感知，导航和内部控制方面，这些传感器有射程传感器，光传感器，力传感器，声传感器，轴编码器，陀螺仪。许多人用红外和超声波传感器搜寻在都达目的地的障碍。激光距离探测器也在移动机器人混乱空间中的部长方式中得到应用。数码相机在移动机器人视觉系统中也得到了应用。尽管有很多不同种类的传感器可以利用，但是传感器并不意味着就是获得。传感器从外界循环境获得的信息必须认真地处理认识才能够被完全地利用到指导移动机器人对真实世界不断变化的动作中。国内或者国外，引导移动机器人的方向以便让它最终到达目的地和接近的过程中避障是对移动机器人最基本的基本要求。一些实现这些任务流行的方法包括边缘检测，网格分析和潜在范围法。由于这些方法的局限性，模糊逻辑和人工神经网络已经被应用到移动机器人定位和导航的信息整合中，以及移动机器人的运动控制中。应用模糊逻辑我们避免了一些传统人工智能控制系统中规划阶段与工作模式方法相关的计算瓶颈。虽然模糊控制方法是强大的，但是它不能适应随着时间改变参数的情况。这样神经网络的学习功能被应用定义模糊控制输入输出的数据框架。神经网络中潜入模糊规则和知识库以便通过一种反向传播算法进行训练，卡尔曼滤波技术对多传感器信息集成和本地化增量跟踪是很有效的方法。为了控制移动机器人有大量的动作，布鲁克斯提出了包容结构，它可以描述任务实现行为层的机械判别。这种判别是一种可以决定那个动作应该在大量的行为同时冲突作用时应该进行的方法。阿金提出的模式基础反应控制思想是将动作分解成叫做电机模式的并发步骤。每一种模式代表一种基本行为；这样模式的集合提供了潜在的移动机器人控制动作知识库。每一个基本的动作行为产生一个基于传感器数据的速度向量，结果被传送到机器人的控制中。朗应用基本的机器结构实现基本动作之间的转换，基于这种结构的机械装置，基本动作就和理论上的一样，推理和研究可以被协调完成一些复杂的任务。这篇文章介绍了我们自主移动机器人的实现。以上提到的方面在这篇文章中得到了各方面的讨论。2移动机器人系统的综述一个自主移动机器人基本的应该有探测它周围循环境，处理数据，以及判断和移动其自身的的能力。我们的移动机器人集合了多种子系统：机械和驱动子系统，感知子系统，计算源子系统制作决定子系统以及电源供给供给系统。这种机械形状和驱动方式可以说是在移动机器人的设计中尚属首创。一个机器人的外观可以决定它有多么的抗冲击，直流伺服电机或者步进电机是两种常用的制动器。机器人的外形将影响到组建的配置，美观，甚至机器人的移动方式。一种失败的外形将使机器人在杂乱的屋子里更容易掉到陷阱里或者不能在路窄的地方发现他需要的路径。我们选择了八面体的外形，这让他有矩形和圆形的双重优点，并且克服了它们的缺点。这种八面体外形的机器人容易制造，内部的组件容易布局，容易通过窄的路径，在角落和有物体的地方旋转，并且外表看起来美观。这种子系统的概念可以实现从外部循环境得到多种数据的任务，包括机器人到障碍物的距离，地标等等。红外和超声波距离传感器，激光距离探测器和数码相机被利用装载在这种移动机器人中以对周围循环境产生感知。这些传感器被一些同时工作可以计划分配任务的微处理器独立控制，而且被当前利用的程序进程调度。目前，红外和超声波距离传感器，激光距离探测器被用来发现障碍物并且测量循环境中障碍物到机器人的距离，数码相机被用作定位和导航。判断子系统是智能移动机器人在识别利用感知子系统获得的信息中最重要的部分。他通过一些智能控制算法获得合理的结果，并且引导移动机器人的动作。在我们的移动机器人系统中，智能的实现是基于行为主义和古典规划原则。判断系统由两个层面组成：基于智慧苦的大量任务规划和工作循环境图活动的控制以对应动态的真实世界。判断系统的动作任务被分解成机器人建立要动作级别实现的任务。模糊理论在一些基本的动作中得到了应用。动态机的机械理念被应用以协调不同的动作。因为大量的电子器件，如距离传感器，数码相机，画面撷取器，激光直线发生器，微处理器，直流电机和编码器在移动机器人中得到应用，所以电源必须提供不同的幅值的稳定电压以及足够的电能。和普通的移动机器人电源解决方案一样，在我们的移动机器人中应用了两个密封的24V输出电池组用来给电机驱动组件和电子器件提供24V,15V,+-12V,+-9V,+-5V的电源。为了转换和调节电压，应用DC-DC转换器，因为它们的高效率，低输出纹波和噪声，以及全电压范围。三个主要的处理器是一些大程序和判断程序可以运行的摩托罗拉MC68040单板计算机。这种MC68040板并列运行用VME总线共用同一内存。三个摩托罗拉MC68HC11的处理器用作红外和超声波距离传感器的低端控制器，它和主处理器通过一定的端口进行通信。这种大量处理器系统被分解成一个分层的和分布式结构以建立快速的信息采集和快速反应。一个实时的控制的多处理器多任务处理操作系统在主处理器上和谐的运行以解决多处理多任务的程序。和谐就是只有当运行循环境时程序被下载到交叉编译的可执行映像执行。表一是移动机器人的硬件结构。3机器人的控制对于机器人三个最基本的驱动系统是轮子，轨道和肢体。轮子驱动的机器人在机械结构上比需要复杂硬件的肢体和轨道机器人要简单，所以我们的机器人设计成轮子驱动的机器人。对于轮子驱动的机器人，合理的驱动布局和方向盘应当从差分，同步，三轮和汽车方式的驱动装置中选择。差分驱动应用两个脚轮和两个安装在普通轴上的的单独驱动轮，这