摘  要

移動機器人自主避障系統(tǒng)的設計方法多種多樣，其中基于模糊控制的機器人避障系統(tǒng)主要是利用模糊邏輯控制器對機器人周圍環(huán)境信息進行分析和判斷，并規(guī)劃出一條到達目標點的無碰撞路徑。該方法有著占用資源小，反應迅速，并能應對相對復雜的外部環(huán)境。本文主要以基于模糊控制原理對移動機器人避障路徑規(guī)劃所作的相關研究為主要內(nèi)容。

首先，本文對移動機器人自主路徑規(guī)劃的研究背景和意義進行了簡單介紹，概述了移動機器人自主避障研究的發(fā)展現(xiàn)狀。其次，對移動機器人的運動學原理進行學習和分析，隨后建立相應的簡化后的運動學數(shù)學模型，為隨后進行的理論分析和研究打下基礎。再次，簡述本文所要用到的模糊控制基本原理，對機器人自主避障行為進行研究，詳細的設計適用于本設計的機器人模糊控制系統(tǒng)。最后，將設計出的機器人模糊控制系統(tǒng)在MATLAB軟件平臺上進行仿真。仿真結果證明，本文所設計的模糊控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)機器人避障目標。

關鍵詞：模糊控制；機器人；避障；MATLAB仿真


 


 


 


 


 


 


 




 

Abstract

There are many ways on autonomous mobile robot obstacle avoidance system designing, which based on fuzzy control of robot obstacle avoidance system is to use the fuzzy logic control system to determine the environmental information around the robot, then plan out a route to the target point with collision-free path. This method has a small footprint, responsive and could be able to cope with relatively complex external environment. In this paper, the main content is fuzzy control theory based obstacle avoidance of mobile robot path planning by research.

First, do some introductions for the paper path planning for autonomous mobile robot research background and the overview of autonomous mobile robot obstacle avoidance research and development of the development status. Secondly, to study and analyze the mobile robot kinematics, followed by the establishment the kinematics of the corresponding simplified mathematical model, research foundation for the subsequent theoretical analysis. Thirdly, brief the basic principles of fuzzy control used in this article, and then study the autonomous robot obstacle avoidance behavior, and detailed design a robot fuzzy control system. Finally, do simulation about the design of robot fuzzy control system in the MATLAB software. Simulation results show that this fuzzy control system designed can achieve the goal of the robot obstacle avoidance.

Keywords: fuzzy control; Robot; Obstacle avoidance; MATLAB simulation


 


 


 




 

目 錄

引 言  1

第一章 移動機器人運動學模型 4

1.1 移動機器人基本結構及要求 4

1.2 移動機器人運動學模型 5

第二章 移動機器人模糊控制系統(tǒng) 7

2.1  模糊控制概況 7

2.2  模糊控制理論基礎 8

2.2.1模糊集合 8

2.2.2 模糊關系 8

2.2.3 語言變量 8

2.2.4 模糊推理 9

2.3 模糊控制系統(tǒng)的組成 10

2.3.1 模糊化 11

2.3.2 知識庫 11

2.3.3 模糊推理 11

2.3.4 清晰化 12

2.4 移動機器人模糊控制系統(tǒng)設計 12

2.4.1 移動機器人避障模糊控制模型 12

2.4.2 模糊輸入輸出集 13

2.4.3 模糊規(guī)則 15

第三章 仿真研究 17

3.1 MATLAB簡介 17

3.2 移動機器人仿真模型 18

3.3 模糊控制器仿真 18

3.4 仿真結果 21

結 論  23

參考文獻 24

致 謝  25