仿人机器人监控系统数据通信自主定位路径规划蚁群算法人机交互硕士论文.docVIP

仿人机器人监控系统研究与设计【摘要】 自从上世纪70年代以来,专家们在仿人机器人研究与开发方面做了大量的工作,取得了突破性的进展。但是,受到相关学科发展的限制,仿人机器人还不能实现自主控制,至今基本上仍处于实验室研制阶段。同时,随着人口老龄化的加剧,人们对能够在室内辅助老年人工作和生活的机器人的需求大大增强。显然,最好的选择是能够自主执行任务的仿人机器人。但是,具备完全自主能力的仿人机器人目前还不能实现,而由操作者监控的半自主仿人机器人是发展过程中的必由之路。本文针对实验室研制的仿人机器人实验平台,研究和设计了其在室内结构化环境下工作的监控系统。首先,在分析了仿人机器人的机械机构、控制系统和行为能力之后,对仿人机器人的工作环境、操作方式和功能需求进行了分析,进而设计了监控系统硬件和软件结构,并将监控系统划分为数据通信、运动控制和人机交互3个子系统。然后,分别对3个子系统进行了设计和实现。对于数据通信子系统,主要设计了其无线通信模块和CAN总线通信模块。对UDP协议进行有限的可靠性优化,基于PCI9052接口芯片设计了8路CAN总线通信。对于运动控制子系统,主要对仿人机器人在室内结构化环境下的自主定位、路径规划和运动规划进行.更多还原【Abstract】 Experts have made an effort in research and development of humanoid robotics from 1970s, and made some breakthroughs. But, humanoid robot cant realize autonomous control limited to interrelated subjects, and still cant be applied out of laboratories. Meanwhile, coming the increasingly aging societies, robots that assit human indoors are expected. Apparently, humanoid robot which can perform autonomously is the best choice. But its hard to develop humanoid robots with absolute antonomous capab.更多还原 【关键词】 仿人机器人； 监控系统； 数据通信； 自主定位； 路径规划； 蚁群算法； 人机交互； 【Key words】 Humanoid robot； Monitoring and control system； Data communication； Self-localization； Path planning； Ant colony algorithm； Human-robot interaction； 摘要 9-10 ABSTRACT 10 第一章 绪论 11-21 1.1 研究背景及意义 11-12 1.2 国内外研究现状 12-19 1.2.1 仿人机器人技术的发展现状 12-15 1.2.2 监控技术的发展与应用 15-17 1.2.3 仿人机器人监控系统的发展 17-19 1.3 本文研究的主要内容 19-21 第二章 仿人机器人监控系统的总体设计 21-32 2.1 仿人机器人系统介绍 21-26 2.1.1 机械机构 21-22 2.1.2 控制系统 22-23 2.1.3 行为能力 23-26 2.2 监控系统的需求分析 26-28 2.2.1 工作环境 26-27 2.2.2 操作方式 27-28 2.2.3 功能需求 28 2.3 监控系统总体结构 28-31 2.3.1 硬件结构 28-29 2.3.2 软件结构 29-30 2.3.3 监控系统总体结构分析 30-31 2.4 小结 31-32 第三章 数据通信子系统设计与实现 32-45 3.1 数据和数据流向 32-34 3.2 无线通信模块 34-37 3.2.1 硬件设计 34-36 3.2.2 软件设计 36 3.2.3 性能分析 36-37 3.3 CAN 总线通信模块 37-44 3.3.1 设计原理 37-39 3.3.2 硬件组成 39-41 3.3.3 软件设计 41-43 3.3.4 性能分析 43-44 3.4 小结 44-45 第四章 运动控制子系统设计与实现 45-59 4.1 仿人机器人自主定位 45-49 4.1.1 基于航位推算法的位姿跟踪 45-46 4.1.2 基于路标识别的全局定位 46-49 4.1.3 行走中的定位机制 49 4.2 仿人机器人路径规划 49-56 4.2.1 基于栅格法的环境建模 50-52 4.2.2 基于改进蚁群算法的路径规划 52-55 4.2.3 仿真结果 55-56 4.3 仿人机器人双足步行 56-58 4.3.1 规划方法 56-57 4.3.2 基本行为的离线规划 57 4.3.3 离线规划步态数据的实时动态连接 57-58 4.4 小结 58-59 第五章 人机交互子系统设计与实现 59-66 5.1 操作者与仿人机器人的交互 59-60 5.2 人机交互界面设计 60-61 5.3 语音控制模式设计 61-65 5.3.1 设计方案 61-62 5.3.2 语音指令识别的软件实现 62-64 5.3.3 性能测试 64-65 5.4 小结 65-66 第六章 总结与展望 66-68 6.1 全文总结 66-67 6.2 研究展望 67-68 致谢 68-69 参考文献【索购全文】Q联系Q：138113721 Q联系Q: 139938848