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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能小車避障導(dǎo)航設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是一種基于慎思/反應(yīng)復(fù)合式體系結(jié)構(gòu)的智能小車避障導(dǎo)航的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。小車在硬件設(shè)計(jì)上，通過融合超聲波傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、電子羅盤、無線傳感器等，實(shí)現(xiàn)對自身運(yùn)動的閉環(huán)控制并能監(jiān)測外界環(huán)境。小車在邏輯算法上，通過人工勢場算法進(jìn)行避障，通過快速慣性系定位算法進(jìn)行導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)小車自動避障運(yùn)行，最終無碰撞到達(dá)目的地。
- 詳細(xì)介紹：
- 智能避障導(dǎo)航小車為可智能躲避障礙物的機(jī)器人。其智能的人機(jī)交互接口允許實(shí)用者通過無線傳感器輸入目標(biāo)地點(diǎn)坐標(biāo)。然后機(jī)器人通過超聲波傳感器獲得障礙物的位置信息，通過陀螺儀、加速度計(jì)和電子羅盤構(gòu)成的九軸慣性測量單元感知小車自身的方位，再經(jīng)過避障導(dǎo)航算法的分析，選擇出最佳路徑，繞開障礙物達(dá)到目標(biāo)地點(diǎn)。機(jī)器人在行進(jìn)過程中，會通過溫濕度傳感器實(shí)時測得周圍溫度。然后將所測數(shù)值送給超聲波測試系統(tǒng)。使得距離的測量更為精確，從而對障礙的感知更為靈敏。與此同時，光亮度傳感器也會測得周圍的光線亮度。以適時調(diào)節(jié)車上的照明系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品提供一種智能導(dǎo)航小車，能夠通過實(shí)時導(dǎo)航功能，在障礙物環(huán)境中行進(jìn)至目標(biāo)位置，完成對目的地環(huán)境信息的采集功能。該作品基于慎思/反應(yīng)復(fù)合式體系結(jié)構(gòu)、采用多傳感器的融合技術(shù)，并運(yùn)用人工勢場算法進(jìn)行避障。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 我國在智能機(jī)器人研究方面起步相對較晚，但在智能小車避障導(dǎo)航控制方面已經(jīng)取得了大量的研究成果。但大部分研究均是針對某一方面的研究深化，很少有從整體實(shí)現(xiàn)上來對智能小車的避障導(dǎo)航性能進(jìn)行改進(jìn)，所以我們從環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行三個方面來設(shè)計(jì)構(gòu)建實(shí)體小車，從整體上提升人工勢場法和慣性定位法的決策效果。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年，大連市第二屆大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)意作品大賽，一等獎； 2010年，大連理工大學(xué)第八屆“攀登杯”科技競賽，一等獎； 2010年，大連理工大學(xué)軟件學(xué)院“攀登杯”科技競賽，二等獎。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、圖片、錄像、樣品。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 在存在障礙物的環(huán)境中，PC端通過無線方式將目的地地址發(fā)送給小車，然后小車在避障與導(dǎo)航算法控制下，開始向目的地?zé)o碰撞行進(jìn)，直到到達(dá)目的地后即自動停止。該作品以基于ARM7的LPC2136處理器為控制核心，包括環(huán)境感知模塊、控制驅(qū)動模塊、信息采集模塊和導(dǎo)航控制模塊等四個模塊。該小車具有良好的功能擴(kuò)展性，通過增加傳感器件最終可以實(shí)現(xiàn)大范圍自動導(dǎo)航和環(huán)境探測，在軍工，商業(yè)以及科研方面具有重要的實(shí)用價值。
同類課題研究水平概述
- 目前已實(shí)現(xiàn)的智能機(jī)器人，避障行駛速度較慢，靈活性、適應(yīng)性不夠好；多傳感器融合技術(shù)上的欠缺，導(dǎo)致避障失誤率較高。目前針對于智能機(jī)器人的避障算法主要有可視圖法，柵格法，人工勢場法，模糊邏輯算法，遺傳算法等。這些算法都有相應(yīng)的缺陷?？梢晥D，柵格法要求知道大量的環(huán)境信息，很難處理動態(tài)障礙物且比較刻板。人工視場法可能進(jìn)入局部最優(yōu)而死鎖。模糊邏輯算法對規(guī)則的正確性過分依賴，且有很多的規(guī)則可能會有針對性等。遺傳算法則計(jì)算過多過大使得反應(yīng)很慢。而避障導(dǎo)航算法是整個機(jī)器人適應(yīng)性、反應(yīng)速度、靈敏性的關(guān)鍵之一。所以一個好的避障導(dǎo)航算法對于智能移動機(jī)器人是不可或缺的。
