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基本信息

项目名称:
智能小车避障导航设计与实现
小类:
信息技术
简介:
本作品是一种基于慎思/反应复合式体系结构的智能小车避障导航的设计与实现。小车在硬件设计上,通过融合超声波传感器、陀螺仪、加速度计、电子罗盘、无线传感器等,实现对自身运动的闭环控制并能监测外界环境。小车在逻辑算法上,通过人工势场算法进行避障,通过快速惯性系定位算法进行导航,实现小车自动避障运行,最终无碰撞到达目的地。
详细介绍:
智能避障导航小车为可智能躲避障碍物的机器人。其智能的人机交互接口允许实用者通过无线传感器输入目标地点坐标。然后机器人通过超声波传感器获得障碍物的位置信息,通过陀螺仪、加速度计和电子罗盘构成的九轴惯性测量单元感知小车自身的方位,再经过避障导航算法的分析,选择出最佳路径,绕开障碍物达到目标地点。机器人在行进过程中,会通过温湿度传感器实时测得周围温度。然后将所测数值送给超声波测试系统。使得距离的测量更为精确,从而对障碍的感知更为灵敏。与此同时,光亮度传感器也会测得周围的光线亮度。以适时调节车上的照明系统,以达到节能的目的。

作品图片

  • 智能小车避障导航设计与实现
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  • 智能小车避障导航设计与实现

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

本作品提供一种智能导航小车,能够通过实时导航功能,在障碍物环境中行进至目标位置,完成对目的地环境信息的采集功能。该作品基于慎思/反应复合式体系结构、采用多传感器的融合技术,并运用人工势场算法进行避障。

科学性、先进性

我国在智能机器人研究方面起步相对较晚,但在智能小车避障导航控制方面已经取得了大量的研究成果。但大部分研究均是针对某一方面的研究深化,很少有从整体实现上来对智能小车的避障导航性能进行改进,所以我们从环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行三个方面来设计构建实体小车,从整体上提升人工势场法和惯性定位法的决策效果。

获奖情况及鉴定结果

2010年,大连市第二届大学生创新创意作品大赛,一等奖; 2010年,大连理工大学第八届“攀登杯”科技竞赛,一等奖; 2010年,大连理工大学软件学院“攀登杯”科技竞赛,二等奖。

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

实物、图片、录像、样品。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

在存在障碍物的环境中,PC端通过无线方式将目的地地址发送给小车,然后小车在避障与导航算法控制下,开始向目的地无碰撞行进,直到到达目的地后即自动停止。该作品以基于ARM7的LPC2136处理器为控制核心,包括环境感知模块、控制驱动模块、信息采集模块和导航控制模块等四个模块。该小车具有良好的功能扩展性,通过增加传感器件最终可以实现大范围自动导航和环境探测,在军工,商业以及科研方面具有重要的实用价值。

同类课题研究水平概述

目前已实现的智能机器人,避障行驶速度较慢,灵活性、适应性不够好;多传感器融合技术上的欠缺,导致避障失误率较高。目前针对于智能机器人的避障算法主要有可视图法,栅格法,人工势场法,模糊逻辑算法,遗传算法等。这些算法都有相应的缺陷。可视图,栅格法要求知道大量的环境信息,很难处理动态障碍物且比较刻板。人工视场法可能进入局部最优而死锁。模糊逻辑算法对规则的正确性过分依赖,且有很多的规则可能会有针对性等。遗传算法则计算过多过大使得反应很慢。而避障导航算法是整个机器人适应性、反应速度、灵敏性的关键之一。所以一个好的避障导航算法对于智能移动机器人是不可或缺的。
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