基于力感知的助行机器人意图识别及运动控制系统的设计

论文摘要

随着服务机器人技术研究的不断深入,服务机器人涉足的领域越来越广,需要完成的任务越来越精确,应用环境由室内转向室外,运动的实时性和可靠性要求也越来越高。为适应这一发展,目前机器人的设计多采用人工智能控制。本文重点对助行机器人行为识别接口及运动控制系统进行了设计,并将其用于基于模糊控制的助行机器人。首先,根据助行机器人系统的要求,基于力传感器设计出机器人的行为意识识别接口,然后设计系统的运动机构,选择执行机构电机,并对机器人运动控制系统的电路设计提出要求。其次,根据设计要求,进行传感信号及运动控制系统硬件电路和软件程序的设计,主要包括了信号放大电路、主控制器电路和电机控制电路。最后,基于模糊逻辑对整个系统进行控制。基于模糊逻辑的机器人既具有智能规划能力,又具有良好的实时性。底层运动控制系统可以产生反应式行为,能够有效地控制助行电机,并且能将各种传感器信息将传送至上层系统,用于信号的分析处理。底层运动控制系统的设计为实验室移动机器人的研制建立了一个稳定的移动平台。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 助行机器人研究现状
• 1.3 助行机器人相关技术的研究
• 1.3.1 助行机器人感知系统
• 1.3.2 助行机器人移动机构
• 1.3.3 助行机器人控制系统
• 1.4 发展与展望
• 1.5 本文的主要内容和结构
• 第二章 助行机器人感知系统的设计
• 2.1 测力传感器基础知识
• 2.1.1 力传感器原理
• 2.1.2 力传感器的特性及信号分析
• 2.2 力传感器电路设计
• 2.2.1 主要设计模块
• 2.2.2 传感器信号调理电路
• 2.2.3 放大系统硬件电路
• 2.3 测力传感器电路程序设计
• 2.4 力传感器的抗干扰数据分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 助行机器人底层系统机构设计
• 3.1 助行机器人底层系统运动机构设计
• 3.1.1 机器人运动平台的机械结构选择
• 3.1.2 机器人运动系统底盘设计及运动分析
• 3.2 机器人底层系统执行机构设计
• 3.2.1 电机的选择方法
• 3.2.2 执行机构介绍
• 3.3 机器人机构对电路程序设计的要求
• 3.4 本章小结
• 第四章 助行机器人底层控制系统设计
• 4.1 主控制器硬件电路设计
• 4.1.1 控制模块设计
• 4.1.2 外围器件模块设计
• 4.2 主控制器电路软件设计
• 4.2.1 主控制器的功能要求
• 4.2.2 主控制器的软件设计
• 4.3 电机控制电路硬件设计
• 4.3.1 控制模块设计
• 4.3.2 通讯设计
• 4.4 电机控制电路软件设计
• 4.5 底层运动控制系统电路板设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 模糊控制在助行机器人中的应用
• 5.1 模糊控制概况
• 5.1.1 模糊控制特点
• 5.1.2 模糊控制系统的组成
• 5.2 助行机器人运动设计
• 5.2.1 设计原理
• 5.2.2 输入信号分析
• 5.2.3 硬件实现
• 5.3 助行机器人模糊控制器的设计
• 5.3.1 变量的论域
• 5.3.2 模糊化
• 5.3.3 隶属度函数
• 5.3.4 模糊化表的建立
• 5.3.5 基于行为分类的模糊控制规则的建立
• 5.3.6 解模糊
• 5.3.7 程序流程
• 5.3.8 实验仿真
• 5.3.9 实验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 不足以及对以后工作的展望
• 参考文献（REFERENCE）
• 硕士期间发表的论文