【正文】 .........................................................8 模糊控制的概況及理論基礎(chǔ) ...............................................................................................8 模糊控制系統(tǒng)的組成 ...........................................................................................................8 模糊化 ................................................................................................................................9 知識(shí)庫(kù) ..............................................................................................................................10 模糊推理 ..........................................................................................................................10 清晰化 .............................................................................................................................. 11 移動(dòng)機(jī)器人模糊系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................................................................................12 建立輸入輸出量的模糊語(yǔ)言及其隸屬度函數(shù) ..............................................................12 建立模糊控制規(guī)則 ..........................................................................................................13 進(jìn)行模糊推理與解 模糊 ..................................................................................................14 本章小結(jié) .............................................................................................................................16 4 模糊邏輯避障控制算法仿真與驗(yàn)證 ....................................................................................17 構(gòu)建仿真平臺(tái) .....................................................................................................................17 構(gòu)建模糊推理系統(tǒng)編譯器 ..............................................................................................17 構(gòu)建隸屬函數(shù) 編譯器 ......................................................................................................18 構(gòu)建規(guī)則編譯器 ..............................................................................................................18 仿真結(jié)果 .............................................................................................................................19 機(jī)器人仿真 ......................................................................................................................19 模糊算法仿真 ..................................................................................................................20 模糊避障系統(tǒng)仿真 ..........................................................................................................20 仿真結(jié)果 ..........................................................................................................................21 本章小結(jié) .............................................................................................................................21 結(jié)論 .............................................................................................................................................22 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................23 附錄 .............................................................................................................................................24 致謝 .............................................................................................................................................25 1 1 緒論 選題的研究背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)在不斷地滲入到各行業(yè)中，不斷為人們的生活提供更好的便利，提高人們的生活質(zhì)量。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 ：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。從 20 世紀(jì)七八十年代開(kāi)始，日本汽配車(chē)間配有十幾臺(tái)電焊移動(dòng)機(jī)器人完成電焊作業(yè)；美國(guó)從學(xué)術(shù)角度單純的研究戶外移動(dòng)機(jī)器人、研制采用人工智能學(xué)的移動(dòng)機(jī)器人能夠自主進(jìn)行感知，環(huán)境建模，行為規(guī)劃以及執(zhí)行任務(wù)； 20xx 年美國(guó) Actic Media 機(jī)器人公司開(kāi)發(fā)出先鋒系列第 3 代機(jī)器人 Pioneer3AT,裝配先進(jìn)的激光導(dǎo)航、超生定位、立體攝像測(cè)距及羅盤(pán)定位、通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制。 與國(guó)外移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)相比較，國(guó)內(nèi)的起步較晚，相關(guān)的研究所設(shè)備和技術(shù)人員也較缺乏，技術(shù)相對(duì)而言也稍顯稚嫩。 2 本設(shè)計(jì)中，研究移動(dòng)機(jī)器人自主避障的常用方法，然后設(shè)計(jì)模糊邏輯避障控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制算法研究并進(jìn)行仿真。 全局避障方法 自由空間法：采用預(yù)先定義的基本形狀，如廣義錐形、凸多邊形等來(lái)構(gòu)造自由空間，再將其表示成連通圖，再經(jīng)過(guò)搜索連通圖進(jìn)行路徑規(guī)劃 [13]。 人工勢(shì)場(chǎng)法：由 Khatib 提出的一種虛擬力法，就是機(jī)器人在人工受力場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，障礙物對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生一定的斥力，同時(shí)目標(biāo)點(diǎn)對(duì)機(jī)器人也生引力，此時(shí)兩力的合力為移動(dòng)機(jī)器人的加速力，進(jìn)而控制機(jī)器人的方向 [14]。首先說(shuō)明該選題的研究背景以及意義，并介紹國(guó)內(nèi)外避障算法的研究現(xiàn)狀，更多的了解當(dāng)前研究的大環(huán)境，再對(duì)目前一些常用的避障算法進(jìn)行介紹，根據(jù)以上內(nèi)容最后介紹本論文的主要內(nèi)容以及安排。運(yùn)動(dòng)學(xué)方程就是來(lái)描述系統(tǒng)所處的位置與位姿的方程，它沒(méi)有考慮到系統(tǒng)移動(dòng)過(guò)程中的變化，只是研究了位姿與其相對(duì)的時(shí)間周期還有其他變量之間的導(dǎo)數(shù)關(guān)系。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)器人的內(nèi)部坐標(biāo)系的數(shù)值與實(shí)際情況下的絕對(duì)坐標(biāo)系之間進(jìn)行不斷地轉(zhuǎn)換。) c o sx x x y ?? ? ? (22) 5 220 ( 39。則得出 1 ()2 lrRv ???? (24) 2 ()2 rlRv D ???? (25 ) 上式中， R 為驅(qū)動(dòng)輪的半徑， D 為兩輪間的距離。 移動(dòng)機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中要盡量做到與周?chē)奈矬w一定的安全距離距周?chē)奈矬w有一定的距離，以免碰觸到障礙物，這個(gè)距離就是最小的安全的距離。 圖 2 5 前方有障礙物安全距離確定 7 由上圖可知 R 的大小是與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)系的， v 越大則 R 越大，一般的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度在 5cm/s 到 10cm/s 之間，若 v=10cm/s 時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)所得，根據(jù)最小二乘法處理得出， cm? ，聲納在移動(dòng)機(jī)器人的分布半徑是 25cm，因此機(jī)器人的實(shí)際安全距離應(yīng)該是： 1 5 .8 2 5 4 0 .8D cm? ? ?。 8 3 模糊邏輯避障控制系統(tǒng)的策略研究 模糊邏輯控制研究現(xiàn)狀 模糊應(yīng)用在在工業(yè)、經(jīng)濟(jì)以及人類(lèi)生活等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。 模糊控制規(guī)則屬于知識(shí)表示方法中的 IFTHEN 的規(guī)則形式，更接近人的思維形式。 A / D模 糊 控 制 器D / A執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)被 控 對(duì) 象變 送 器 圖 3 1 模糊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 模糊系統(tǒng)是模糊 邏輯推理系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。 模糊化 模糊控制器將輸入量模糊化，再根據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行推理，最后得出精確的輸出量來(lái)控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)包括語(yǔ)言控制規(guī)則、隸屬度函數(shù)的定義等。 利用目標(biāo)評(píng)估模糊控制規(guī)則對(duì)控制的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，再根據(jù)預(yù)測(cè)到的結(jié)果來(lái)確定采取的所要控制的行動(dòng)，這種方法本質(zhì)上就是一種模糊預(yù)測(cè)控制。 清晰化 清晰化的作用就是把模糊推理所得到的控制量也就是模糊量變化成為用于控制的實(shí)際清晰量 [18]。 移動(dòng)機(jī)器人模糊系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了使得機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)避障