【正文】 ..............10 避障的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................................. 11 避障程序 .................................................................................................................................12 路徑規(guī)劃 ......................................................................................................................................14 機(jī)器人沿墻巡視的設(shè)計(jì) ........................................................................................................14 最小二乘原理 .........................................................................................................................15 直線擬合 .................................................................................................................................15 機(jī)器人沿墻走巡視的設(shè)計(jì) ....................................................................................................16 機(jī)器人沿墻走巡視的實(shí)現(xiàn) ....................................................................................................18 機(jī)器人沿墻走巡視的特殊情況 ............................................................................................20 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ......................................................................................................................................20 獲取攝像頭數(shù)據(jù) .....................................................................................................................20 圖像顯示及刷新 .....................................................................................................................22 寧波大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 手動控制器的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................24 手動操作面板控制原理 ........................................................................................................25 手動操作面板控制的功能 ....................................................................................................25 手動控制器的實(shí)現(xiàn) .................................................................................................................26 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ...............................................................................................................................................28 數(shù)據(jù)輸出程序 ..............................................................................................................................28 數(shù)據(jù)分析 ......................................................................................................................................28 避障時(shí)數(shù)據(jù)分析 .....................................................................................................................28 沿墻走時(shí)數(shù)據(jù)分析 .................................................................................................................29 總結(jié) ..............................................................................................................................................31 5 總結(jié)與展望 ..........................................................................................................................................32 本文總結(jié) ......................................................................................................................................32 展望 ..............................................................................................................................................32 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................................33 致謝 ................................................................................................................................................................35 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 1 緒論 引言 21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)，科技，社 會不斷向前進(jìn)步和發(fā)展， 我們生活中的各種各樣的的人流以及物流的集散場所不斷的增加，其數(shù)量與規(guī)模是以往所不能比擬的，例如倉庫、車站，大型購物中心，高級寫字樓、會議中心以及飛機(jī)場等等。正是由于這些人流，物流集散場所在數(shù)量和規(guī)模上的不斷增加， 隨之而來的是這些場所中各種設(shè)備、裝置的 自動化需求 也越來越高 。 然而 巡 視 機(jī)器人 ，它是 一個(gè)集環(huán)境感知、路線規(guī)劃、動態(tài)決策、行為控制 等 功能 集于一體的 綜合系統(tǒng)，采用巡 視 機(jī)器人 進(jìn)行 定點(diǎn)監(jiān)控巡 視 或不間斷 自 動巡 視 將是目前一種可行的解決方案。將機(jī)器人用于 巡視 工作，具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來已受到 國內(nèi)外的重視 ， 成為服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)新研究方向。 本文主要綜述 室內(nèi)巡視機(jī)器人設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，并進(jìn)行問題分析及提出相關(guān)的解決方案。 移動 機(jī)器人 的研究內(nèi)容及發(fā)展趨勢 移動 機(jī)器人 的 國內(nèi)外研究 現(xiàn)狀 國外 移動 機(jī)器人的研究開展較早，斯坦福研究院從 1966年開始并用了 6年時(shí)間研制出了“ Shakey”的 移動 機(jī)器人。目前研究的方向主要是人工智能技術(shù)，即在復(fù)雜環(huán)境下機(jī)器人能夠進(jìn)行自主推理、規(guī)劃和控制，并且它還安裝有視覺、距離和碰撞等傳感器，可以通過計(jì)算機(jī)對采集的圖像進(jìn)行處理和任務(wù)規(guī)劃等功能。 70年代，美國加州理工大學(xué)研制的移動 機(jī)器人和法國 LAAS的機(jī)器人和人工智能研究小組開發(fā)的 Hiare移動 機(jī)器人，是 當(dāng)時(shí) 移動 機(jī)器人研究領(lǐng)域的代表之作。 80年代，美國國防高級研究計(jì)劃局揭開了世界范圍內(nèi)全面研究 移動 機(jī)器人的序幕。其代表是 MIT研發(fā)的 Wheelesley機(jī)器人。 90年代， 移動 機(jī)器人進(jìn)入更高層次的研究領(lǐng)域，其研究的主要內(nèi)容在于研發(fā)出高水平的環(huán)境信息傳感器、信息處理技術(shù)、高適應(yīng)性的 移動 機(jī)器人控制技術(shù)和真實(shí)環(huán)境下的規(guī)劃技術(shù)等。 美國 Probotics公司 1999年生產(chǎn)了 Cye小型家用 移動 機(jī)器人，它采用雙輪差動驅(qū)動方式，可以自主的進(jìn)行相應(yīng)的工作。 國內(nèi) 移動 機(jī)器人的研究起步較晚，但通過對國外機(jī)器人平臺的引進(jìn)和自主開發(fā)，現(xiàn)已取得很大進(jìn)展。很多高校和研究機(jī)構(gòu)對 移動 機(jī)器人各方面的功能展開了廣泛的研究。 寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 移動 機(jī)器人的 發(fā)展趨勢 雖然 ， 在目前歐美一些國家和日本在 移動 機(jī)器人研究領(lǐng)域取得很大的進(jìn)步，并領(lǐng)先于其他國家，但是其相應(yīng)的成本也是相當(dāng)高昂的 。 因此 結(jié)臺 我 國 的基本國 情， 且 考慮到 移動 機(jī)器人的 市場 等相關(guān)因素 ， 我們 必須在 以下幾個(gè)方面上進(jìn)行努力 ： (1)必須降低成 本 ， 研發(fā)出能夠滿足不同功能需求的相關(guān)系列產(chǎn)品 。 (2移動 機(jī)器人未來的發(fā)展方向是 智 能化和自主式 。 (3)保證 移動 機(jī)器人 能夠 正常巡 視 并正確的 呈現(xiàn)出當(dāng)前環(huán)境的具體狀況 。 (4)必要時(shí) 我們可以通過人機(jī)結(jié)臺， 運(yùn)用 無線通信 技術(shù)和因特 網(wǎng) 技術(shù) 對 移動 機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行控制 ， 來處理一些突發(fā)、緊急情況，保證 移動 機(jī)器人的正常工作 。 論文的主要內(nèi)容 本論文的主要內(nèi)容是在 Robotic Studio仿真系統(tǒng)中建立差分驅(qū)動輪式機(jī)器人的 室內(nèi)巡視 仿真環(huán)境，通過 編寫程序 對激光傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理 ， 規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動路徑及避障 ， 使 其能夠自主巡視，再將攝像頭采集到的圖像顯示出來， 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 然后 在設(shè)計(jì)一個(gè)手動控制功能，即手動控制機(jī)器人進(jìn)行巡視 。 課題的 主要工作如下： Robotic Studio仿真系統(tǒng)，掌握建立機(jī)器人仿真環(huán)境和編程控制機(jī)器人的基本方法； ； 本文中我們要求機(jī)器人完成的動作都是在改變機(jī)器人左右輪子的速度來實(shí)現(xiàn)的，所以我們的重點(diǎn)是掌握機(jī)器人左右輪速度的控制上。 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ； 其中涉及到機(jī)器人移動的路徑規(guī)劃，避障，攝像頭數(shù)據(jù)獲取，圖像顯示，圖像實(shí)時(shí)刷新等問題。 4. 通過編程來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行手動控制進(jìn)行巡視 ； 雖然自動巡視具有很多的優(yōu) 點(diǎn)，如方便，快捷，自主等，但是也有些不足，比如操作不靈活，功能單一等。為此我們專門引入了手動控制器來增加操作的靈活性和多樣化的功能。 Robotic Studio仿真系統(tǒng)中編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 在室內(nèi)進(jìn)行巡視 。機(jī)器人能夠沿著墻壁進(jìn)行自動巡視，實(shí)時(shí)監(jiān)控，躲避障礙物，還要能夠進(jìn)行手動控制，是機(jī)器人進(jìn)行手動巡視。寧波大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 室內(nèi)巡視機(jī)器人 設(shè)計(jì) 的總體方案 研究任務(wù) 本文的研究任務(wù)主要為機(jī)器人的自動巡視和手動控制巡視兩部分，其中包括路徑規(guī)劃，避障，實(shí)時(shí)圖像顯示等內(nèi)容。 尋找一種合理，有效，方便，成熟的方法來到達(dá)我們所要求的設(shè)計(jì)要 求，是機(jī)器人在室內(nèi)的巡視效果到達(dá)最佳。 仿真 機(jī)器人的 組成 本次研究中所使用的 仿真 機(jī)器人是采用輪式結(jié)構(gòu)，由 2個(gè)驅(qū)動