自行走轮椅设计开题报告

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一种新型多功能轮椅的研究的开题报告

一种新型多功能轮椅的研究的开题报告

一种新型多功能轮椅的研究的开题报告开题报告:一种新型多功能轮椅的研究一、研究背景随着人类社会的不断进步和发展,晚年人口、残疾人口等特殊人群逐年增多,对于他们的照顾和帮助也越来越重要。

同时,随着科技的不断发展和进步,人们对于身体辅助设备的要求也逐渐提高,要求轮椅不仅拥有基本的行动功能,还要拥有更多的人性化功能。

但是目前市面上的轮椅大多只有基本的功能,为了满足特殊人群的需求,需要研发一种新型多功能轮椅。

二、研究目的本研究旨在设计一种新型多功能轮椅,主要包括以下几个方面的功能:1. 实现不同方向的行动和转向;2. 轮椅座椅高度可调;3. 坐垫材质可选择,满足低压、高压等不同需求;4. 轮椅导航功能,实现自动避障和路径规划;5. 外设可拆装,轮椅尺寸可调节,满足不同需求;6. 可搭配智能设备,方便与外界交流和使用。

三、研究内容1. 轮椅结构设计进行轮椅整体设计,包括车架、轮胎、座椅、控制系统、电源等结构的设计和优化,为轮椅的各项功能提供支撑。

2. 驱动系统设计设计轮椅的驱动系统,实现在不同路面上的平稳行动和转向。

在保证行动安全的前提下,考虑如何提高行动效率和舒适度。

3. 控制系统设计设计轮椅的控制系统,包括手柄控制系统、路径规划系统等,实现轮椅的智能化和自动化功能。

在人性化设计的前提下,考虑如何实现不同的控制方式。

4. 外设和材质设计设计轮椅外设和材质,包括座垫材质、轮胎材料、可拆卸设备等,满足不同人群的需求。

在设计时,考虑如何提高舒适度和方便性。

四、研究方法采用文献调研和实验方法相结合。

通过文献调研了解目前轮椅的发展和现状,考虑如何提高轮椅的多功能性和智能化程度。

在此基础上,进行实验设计,设计轮椅的结构、驱动系统、控制系统、外设和材质等,并进行实验验证。

五、研究意义研究完成后,可以满足特殊人群对于轮椅的需求,提高轮椅的功能性和智能化程度,从而提高特殊人群的生活质量和幸福感。

同时,该研究可以提高轮椅的研究和开发水平,为今后开发更加高效和智能的轮椅提供技术支持和借鉴。

全方位运动电动轮椅的系统设计与研制的开题报告

全方位运动电动轮椅的系统设计与研制的开题报告

全方位运动电动轮椅的系统设计与研制的开题报告1. 研究背景随着人口老龄化的加剧,越来越多的人需要依靠轮椅进行日常活动。

同时,随着科技的发展,电动轮椅已经成为很多人的首选,因为它能够提供更多的舒适性和便利性。

然而,传统的电动轮椅存在着很多局限性,如不能很好地适应不同的地形和环境,不能够满足人们良好的运动需求等。

因此,开发一款全方位运动电动轮椅,将成为未来轮椅行业的一个重要方向。

2. 研究目的本项目旨在设计和研制一款全方位运动电动轮椅系统,能够实现自主导航、多种运动模式切换、行走方向控制、触摸式界面操作等功能,以满足不同人群的需求,提供更加便利的出行方式。

3. 研究内容和方案本项目主要涉及到以下方面的内容:3.1 系统设计本项目将采用全方位轮式底盘结构,结合先进的导航技术和传感器控制系统,实现自主导航和行走方向控制;同时,集成多种运动模式,如直线行驶、曲线行驶、旋转、爬坡等,以满足不同行驶需求。

此外,还将配备触摸式界面,方便用户进行操作和交互。

3.2 控制系统设计本项目将设计一种基于ARM处理器的嵌入式控制系统,包括传感器采集和控制指令处理。

传感器部分包括超声波模块、惯性导航模块、视觉传感模块等,以实现自主导航和行走方向控制;控制指令部分则包括运动模式切换、速度控制、转向等,以实现多种运动模式和用户需求的个性化定制。

3.3 轮椅结构设计本项目将设计一个轻量化、紧凑型的轮椅结构,采用铝合金框架和优质材料,同时考虑到轮椅的稳定性和安全性,进行多次模拟实验和优化设计。

4. 预期效果和意义本项目将能够实现以下预期效果:4.1 实现全方位运动功能,具有更好的适应性和灵活性。

4.2 实现自主导航和行走方向控制功能,提高行驶的安全性和自主性。

4.3 实现多种运动模式切换,满足不同人群的需求,提供更加舒适的出行体验。

4.4 配备触摸式界面,方便用户进行操作和交互。

5. 研究计划与进度安排本项目计划于2022年1月启动,并分为以下阶段进行:1)需求分析与系统设计阶段:2022年1月至2月;2)控制系统设计与开发阶段:2022年3月至4月;3)轮椅结构设计与优化阶段:2022年5月至6月;4)系统集成与测试阶段:2022年7月至8月;5)技术报告撰写与完善阶段:2022年9月至10月。

轮椅方案开题报告

轮椅方案开题报告

轮椅方案开题报告1. 项目背景和目标随着人们对社会包容性的要求越来越高,残疾人的生活便利性成为社会关注的焦点之一。

在残疾人群体中,行动不便的人士面临着更多的困难和挑战。

为了解决这些问题,我们计划设计一种智能轮椅方案,旨在提高行动不便人士的生活质量和日常活动的便利程度。

本项目的主要目标是实现智能轮椅的设计和制造,具体包括以下几个方面的内容: - 开发一个智能导航系统,帮助用户规划旅程,并提供避障功能; - 设计舒适、可调节的座椅,以提高用户使用的舒适度; - 实现人机交互功能,使用户能够通过语音或触控界面控制轮椅的各种功能; - 配备智能感应装置,可以实时检测用户的心率、体温等生理指标,并记录用户的健康数据; - 制定相应的安全措施,如紧急停车按钮、防盗功能等。

2. 技术方案和实施计划2.1 技术方案为了实现上述目标,我们计划采用以下技术方案: - 智能导航系统方案:采用激光雷达及多传感器融合技术,通过地图数据和环境感知,实现自动导航和避障功能; - 座椅设计方案:采用可调节座椅设计,包括座椅倾斜度、座垫材料等,以提高用户的舒适度; - 人机交互方案:通过语音识别和触控接口,实现轮椅的各种功能控制; - 感应装置方案:采用传感器和智能穿戴设备,实时监测用户的生理指标,并将数据保存在云端; - 安全措施方案:加装紧急停车按钮,设置防盗装置等。

2.2 实施计划•第一阶段:需求分析和技术准备(1个月)–根据用户需求,进一步细化设计方案;–学习激光雷达及传感器融合技术,熟悉座椅设计原理;–调研人机交互技术和感应装置原理;•第二阶段:系统设计和制造(2个月)–完成智能导航系统设计和硬件制造;–进行座椅设计和制造;–开发人机交互系统和感应装置;•第三阶段:系统集成和测试(1个月)–进行智能导航系统与座椅的集成和测试;–验证人机交互系统和感应装置的功能;•第四阶段:优化和改进(1个月)–根据测试结果进行系统优化和改进;–完善安全措施和性能调整;•第五阶段:项目总结和文档编写(1个月)–撰写项目总结报告,包括项目的成果、问题与挑战、展望等;–撰写项目文档,记录项目的详细信息和技术细节。

爬楼梯轮椅的研究与分析的开题报告

爬楼梯轮椅的研究与分析的开题报告

爬楼梯轮椅的研究与分析的开题报告一、选题背景:随着人类社会的发展,人类对于提高残障人士的生活质量与便利性有着越来越高的要求。

在目前的市场上,电动轮椅已经成为了残障人士出行的主要工具之一。

然而,现有的电动轮椅只能单向爬坡,难以爬楼梯,这就极大的限制了残障人士的出行。

因此,设计一种可以爬楼梯的轮椅是非常有必要和重要的。

二、选题意义:残障人士生活不能和普通人一样方便和顺畅,随着社会的进步,提高其生活质量已成为一项重要的任务。

设计一种可以爬楼梯的轮椅可以极大地方便残障人士,解放他们的出行,为他们带来巨大的便利性。

三、研究内容:本论文旨在研究开发一种可以跨越楼梯的轮椅,主要包括以下几个方面:1.爬楼梯轮椅的组成结构与工作原理的分析研究。

2.爬楼梯轮椅的控制系统设计。

3.设计一套实验测试方案,测试该轮椅的爬楼梯性能。

四、研究方法:1.文献调研法:通过对于现有的爬楼梯轮椅技术研究的文献总结与分析,找到机械、电气等方面的已有措施与不足之处。

2.理论分析法:运用力学、控制理论等方面的知识进行分析研究爬楼梯轮椅的组成结构与工作原理,并提出合理的改进方案。

3.实验测试法:实验测试该轮椅的性能,并提出结论和改进方案。

五、预期目标:研发一种可以爬楼梯的轮椅,其性能达到以下目标:1.可以平稳、轻松、快速地爬楼梯,不受高度限制。

2.掌握运动平稳的技术,不影响残障人士的身体健康。

3.掌握自我平衡技术,在斜坡或平地上保持平衡。

4.方便折叠,方便携带。

以上内容简述了本次研究的选题背景、意义、研究内容、方法和预期目标。

希望能够通过本次研究为残障人士出行提供更便利的工具。

智能轮椅开题报告

智能轮椅开题报告

智能轮椅开题报告毕业设计开题报告课题名称智能轮椅的设计(机械部分)院系机电与自动化学院专业班机电1201姓名胡天华评分指导教师李奕武昌首义学院武昌首义学院本科生毕业设计开题报告置最适合自己的轮椅,于此同时模块化也可以降低生产成本,提高了智能轮椅的性价比。

随着人工智能,模式识别,图像处理,计算机技术和传感器技术的发展,智能轮椅的功能将更为完善丰富,也将真正进入老年人和残疾人的生活。

综上所述,国外在爬楼梯装置方面的研究已经有一百多年的历史了,研究出来的种类多,有一些已经可以实现市场化,取得了很大的成果。

但是,他们研究出来的产品大多是结构复杂,价格昂贵,有许多产品价格在十几万以上,这对于中国的普通老百姓来说可望而不可及。

国内的研究相对来说比较晚,虽然也诞生了很多专利,但由于受到体积,重量,稳定性及安全性的限制,还没有产品真正的投入使用。

从国内外爬楼梯装置的特点可以看出,爬楼梯轮椅装置发展至今除了轨道式爬楼梯装之外,大多数爬楼梯轮椅装置的自主性都不高,仍然需要在旁人的协助下实现上下楼运动。

而且存在许多问题值得深入研究。

由此可见,为了解决轮椅使用受限的难题,同时还要考虑我国的国情,考虑到使用者的经济承受能力,研究一种价格低廉,功能多样的爬楼轮椅势在必行。

目前,市场上爬楼梯轮椅多种多样,种类繁多。

但是比较优秀,实用,价格低廉的爬楼梯轮椅少之又少。

目前,最为先进的爬楼轮椅为美国的iBOT。

由美国著名发明家迪恩·卡门发明的爬山轮椅iBOT3000独立机动系统(以下简称iBOT)是目前为图1美国 iBOT止世界上最为先进的具有上下楼梯功能的全自动轮椅。

其外形如图1.1所示。

从外表看上去,iBOT与普通轮椅不大一样;它有6个轮子,前面一对为直径10厘4.设计方案1.1星轮式星轮式爬楼轮椅的爬楼机构由均匀分布在“Y”型、“五星”或“+”字形系杆上的若干个小轮构成。

各个小轮既可以绕各自的轴线自转,又可以随着系杆一起绕中心轴公转。

基于不同人群的普通轮椅设计的开题报告

基于不同人群的普通轮椅设计的开题报告

基于不同人群的普通轮椅设计的开题报告
一、选题背景
随着社会的发展,现代医学越来越注重人本身的身体状态,身体健
康水平是判断一个社会进步的重要标志之一。

而身体不便的人群中主要
是由于残疾和年龄较大的老年人,需要在生活和日常活动中使用轮椅。

轮椅作为身体不便者日常生活中的一种基本设备,近年来得到了广泛的
关注。

目前市面上的轮椅设计大多是一种基本款式,无法满足不同人群
的需求。

如何根据不同人群的需求设计出适用的轮椅,成为了当前的研
究热点。

二、研究目的
本研究旨在设计适用于不同人群的普通轮椅,以提高身体不便者的
生活质量和日常生活的便利性。

三、研究内容
1. 对不同人群的需求进行调研分析,比如残疾人、老年人、肥胖人
群等;
2. 根据调研结果,设计适用于不同人群的普通轮椅,并考虑到舒适性、安全性和便携性等因素;
3. 根据设计结果进行实验、测试,并对设计进行优化改进。

四、研究方法
1. 文献调研:通过相关文献、资料的搜集、调阅,了解轮椅的发展、应用、设计要求等相关信息。

2. 实验研究:通过对不同人群进行实验测试,收集数据进行分析,
为轮椅的设计提供科学的数据。

3. 仿真设计:通过计算机辅助设计软件对轮椅进行三维建模、优化设计,检查其合理性、准确性。

五、研究意义
通过本研究,可以为身体残疾和老年人提供更加舒适、健康的生活环境,不但可以提高他们的生活质量,也可以为社会发展带来积极的意义。

同时,本研究可以为轮椅行业的发展提供参考和借鉴,推动轮椅制造业的发展和生产工艺的革新。

机械毕业设计(论文)开题报告-爬楼梯的自行轮椅车设计

机械毕业设计(论文)开题报告-爬楼梯的自行轮椅车设计

资料毕业设计(论文)开题报告题目爬楼梯的自行轮椅车设计专班学业级生名称机械设计制造及其自动化学号姓名指导教师填表日期2012 年 3 月14 日一、选题的依据及意义:轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具,随着无障碍设施的增多,轮椅使用者的活动范围逐步加大,但楼梯却使轮椅受到很大限制。

目前的轮椅、电动轮椅能在坡度小于 12度平坦的路面上行驶,但遇到楼梯台阶、沟槽、坎就无法跨越。

当然随着我国城市化进程的不断加快,各类无障碍设施不断出现,以及重要的公共场合都会有特殊通道以供他们使用,这是时代的潮流,是社会进步的标志,更是人类文明不断发展的结果。

但由于我国无障碍设施建设的滞后,很多地方都还没有无障碍设施,使他们的日常出行与生活造成相当大的不便,鉴于楼梯、台阶是最常见的障碍,研究爬楼梯的轮椅车能给由于生理机能变化的老年人,先天或意外致残等行动不方便人士提供一种能方便自我、操作方便、使用安全的、能将代步、跨越沟、坎、台阶与楼层(楼梯)融为一体的工具。

解决他们在康复前的生活、学习、工作、交流等实际困难,减少他们由于自身身体缺陷而造成的不便。

二、国内外研究概况及发展趋势:1 爬楼梯轮椅车的国内外现状国外对爬楼梯的轮椅车产品较多如是德国 PER F EKTA公司的产品。

其为履带式传动,采用12V-15Ah的蓄电池、12V/170W的直流电机,自重42kg,,可爬楼梯的最大坡度为35度。

这种轮椅车除了可以单独使用外,还可以作为普通轮椅的搬运工具,直接把轮椅放在上面上下楼梯,因此作为车站、机场等处移动轮椅乘客的专用工具比较方便。

而且,熟练操纵者能够自行乘坐轮椅上下楼梯。

在平地能自由移动,也可折迭存放。

这种轮椅的形式,采用的是履带式,是利用履带的附着力好,容易爬坡的优点设计的。

但是,由于履带与楼梯的接触时,只是与楼梯的前棱接触,又由于人们对美学的要求好多楼梯的前棱作成了弧形,即使是传统的楼梯,如果经过多年的磨损,前棱也会被磨秃,这样一来,对于这种轮椅就很容易打滑,而且极不安全。

“智能轮椅”创意报告

“智能轮椅”创意报告

“智能轮椅”创意报告
一、项目名称:智能轮椅
二、选手的基本情况:
三、项目简介:
“智能轮椅”是手动和自动相结合式的运动型轮椅,使用者可以根据GPS卫星导航系统的提示来操作“智能轮椅”的转向。

如:导航系统提示前方向右转弯时,这时可按下向右的按键,“智能轮椅”就会右转后并直行;导航系统提示前方向左转弯时,这时可按下向左的按键,“智能轮椅”就会左转后并直行。

“智能轮椅”最大的特点是:在自动行进的过程中,会自动避让行人、车辆或障碍物,还会自动识别交通信号灯,遵守红灯停、绿灯行的交通法则。

四、研制过程:
“智能轮椅”的偏重对象是一些腿脚不方便和视力有障碍的人群,这一部分人在现实生活中的出行是比较困难的,平时都要有家人的陪护才能出行。

基于这样的原因我们研制了这种“智能轮椅”,让这一部分人出行不再需求家人的陪护。

五、实用性和科学性
“智能轮椅”可以为一些腿脚不方便和视力有障碍的人群提供出行的方便。

“智能轮椅”实现了普通轮椅所不具备的功能,如交通信号灯
的识别、自动避让行人、车辆和障碍物等。

让这一部分人群的出行能够独立完成。

扩展性:可与智能手机联合应用,实现与家人的实时通讯功能。

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1 课题意义联合国发表报告指出:当二十一世纪上半叶到来时,全球人口将增加0.6倍,而老年人口将增加2.3倍,老年人【1】口占总人口的比例将上升到20%。

也就是说,全世界人口老龄化进程正在加快,今后50年内,60岁以上的人口比例预计将会翻一番。

而我国是人口最多的国家,老龄化和残疾是我们不得不面对的重大问题,据老龄委统计结果显示,目前我国60岁以上的老年人已达到1.43亿,超过总人口的10%。

而我国有残疾人6000多万,平均每5个家庭就有一个残疾人12J。

另一项调查显示,2000年,我国60岁以上老年人中有腿脚不便情况的人已接近2800万。

此外,根据中残联统计数据,目前我国肢体残疾人接近900万,其下肢残疾人为200万左右。

随着老年人和残疾人的日益增多,服务需求将会日益增加。

助老/助残服务机器人系列产品的研发有助于形成未来老年人和残疾人生活的新模式和新概念,并解决人口老龄化带来的重大社会服务问题,以及2015年实现我国“人人享有康复服务”的国家战略目标和社会协调发展提供技术支撑。

智能轮椅是助老/助残服务机器人系列产品中的一个重要研究领域。

轮椅作为广大老弱病残人员使用的辅助运动工具,随着人工智能和机器人技术的发展,智能轮椅【3J的研发也必将成为一种趋势。

研究并开发实用的智能轮椅具有非常重要的现实意义。

1.1多模态智能轮椅江西省焊接与自动化机器人重点实验室研究的多模态智能轮椅包括手柄控制,语音控制中可避障控制,自主避障控制三种模态。

各模态之间即可相互独立,又可根据实际应用场合进行多模态融合。

(1)手动控制常规模态,智能轮椅相当于普通的电动轮椅。

此模态有两种控制方式,手柄控制和键盘控制。

使用者即可通过手柄,也可通过小键盘操作输出四路模拟电压,轮椅本身配有电机控制器,四路模拟电压通过电机控制器产生直流电机信号来控制直流电机,通过对直流电机的开环控制控制轮椅的前进、后退、加第1章绪论速、减速、左转、右转、停止等运动控制。

(2)自主避障控制本课题智能轮椅是基于超声波传感器技术基础上的避障控制。

由分布在轮椅各个方向上的七组超声波传感器获得障碍物信息,由单片机根据获得的障碍物信息做出相应的避障决策,使智能轮椅灵活避障。

(3)语音控制模态可避障系统智能轮椅语音控制系统是属于一个拥有数个或十余个词的小词汇量的语音识别控制系统,使用者先进行自身的语音训练,训练好的语音模型保存在存储器中,当用户选择语音控制模态后,语音命令与存储器中的语音模型进行相似度对比,从而实现语音识别。

进而实现语音控制。

如果语音控制过程中出现障碍物,播放“前方有障碍物,重新识别"。

同时可以输入其它语音控制命令。

二国内外智能轮椅研究现状2.1 国外智能轮椅研究现状自1986年英国开始研制第一辆智能轮椅来,许多国家投入大量资金研究智能轮椅,如美国麻省理工学院wheelesley项目,法国VAHM项目,德国乌尔姆大学MAID项目,西班牙SIAMO项目,加拿大AAI公司TAO项目,欧盟TIDE项目等。

1989年法国开始研究VAHM项目,第一阶段的智能轮椅由轮椅、PC486、超声波传感器、人机界面和一个可匹配用户身体能力转换的图形屏幕组成,设置为手动、自动、半自动三种模式,手动时轮椅执行用户具体指令和行动任务:自动状态时用户只需选定目标,轮椅控制整个系统,此模式需要高度的可靠性:半自动模式下用户与轮椅分享控制。

为了更好适应用户需求,研究者在康复中心进行了一系列调查,得出结论:系统必须是多功能的,不仅应适应残障人士的生理和认知能力,也应适应环境的结构和形态。

在此基础上,经改进研制出第二代产品,相对于第一代产品,其功能更丰富,面向用户范围更广,性价比更好,改良了大量控制。

德国乌尔姆大学在一个商业轮椅基础上研制了轮椅机器人MAID,在乌尔姆市中心车站的客流高峰期及1998年汉诺威工业商品博览会的展览大厅环境中进行了实地现场表演。

该轮椅机器人在公共场所有大量乘客的拥挤环境中,通过了超过36小时的考验,能够自动口!别和判断出行驶的前方是否有行人挡路,或是否可能出现行驶不通的情况,自动采取绕行动作,它甚至还能够提醒挡路的行人让开道路。

根据航行的环境不同,机器运行模式分为:NAN(狭窄区域航行)和WAN(宽区域航行),大大增加了航行准确率。

此项目得到德国科学技术部的财政支持,据计划,这种智能轮椅将于两年后『F式面世,价格会比普通电动轮椅高出约50%。

同本北海道工业设计学院的研究人员研制出一种不爿j人工操作的声控轮椅。

研究人员将uT感应语占声响的晶片,装置在轮椅的控制机关内,在使用者对着麦克风讲出要求后,感应系统便会依照要求启动运作,除了可向前后左右和快慢行走外,椅背还可向后倾,方便使用者休息。

2.2 国内智能轮椅研究现状我国智能轮椅研究起步较晚,在机构的复杂性和灵活性上和国外相比有一定差距,但也根据自身特色研制出技术指标接近国外先进水平的智能轮椅。

研究单位有中科院自动化所、台湾中正大学电机系、上海交通大学和第三军医大学等。

中国科学院自动化研究所承担了“863”智能机器人智能轮椅项目,研制了一种具有视觉和口令导航功能并能与人进行语音交互的机器人轮椅NLPR,中科院研制的智能轮椅曾在“863”。

计划十五周年成就展展馆的人群中穿棱自如。

此项研究成果于2000年11月通过“863”智能机器人主题专家组的鉴定,并研制出我囡第一台多模态交瓦式智能轮椅样机。

此项研究高度重视了智能轮椅人机控制界面的设计,在轮椅的设计中综合运用模式识别实验室有关图像处理、计算机视觉和语音识别等最新成果,使人能通过语音控制轮椅自出行走,轮椅可以实现简单的人机对话功能。

上海交通大学开发成功一种声控轮椅.主要是为四肢全部雀失功能的残疾者设计,使用者只需发出“开”、“前”、“后”、“左”、“右”、“快”、“慢”、“停”等指令,轮椅可在1.2秒内按指令执行。

上海交通大学研制的智能轮椅具有自辛避障,目标跟踪和防跌功能。

同时还设计可抓取日常用品的机械手臂。

台湾中正大学电机系以一台工业级Pc为控制中心,通过马达控制卡驱动放大器,利用操作杆执行基本的电动轮椅操作功能,采取平行化设计,配备了麦克风、CCD,LCD、传感器、无线网络通讯界面等,并搭配了自行开发的软件以达到系统配置最佳效果。

天津大学研制的智能轮椅可用脑电信号控制智能轮椅,采用的控制器是计算机。

2.3 智能轮椅关键技术研究2.3.1移动机器人路径规划理论路径规划[41技术是移动机器人技术研究领域中的一个重要分支,是机器人智能化的重要标志。

总的控制目标是使移动机器人运动到目标点,总的约束是在整个过程中,机器人不碰到任何一个障碍物。

该问题根据对环境信息的掌握程度可以分为两类:一类是环境信息已知的全局规划,另一类是环境信息未知的局部规划。

全局规划方法依照己获取的环境信息,给机器人规划出一条路径【5J,规划路径的精确程度取决于获取环境信息的准确程度。

全局方法通常可以寻找最优解,但是需要预先知道环境的准确信息,并且计算量很大。

局部规划方法侧重于考虑机器人当前的局部环境信息,让机器人具有良好的避碰能力。

很多机器人规划方法通常是局部的方法,因为它的信息获取仅仅依靠传感器系统获取的信息,并且随着环境的变化实时地发生变化。

和全局规划方法相比较,局部规划方法更具有实时性和实用性。

缺陷是仅仅依靠局部信息,有时会产生局部极点,无法保证机器人能顺利到达目的地。

上述两种方法各有利弊,故将两种方法互相结合,取长补短的综合研究方法渐渐成为研究的趋势。

(1)环境信息的获得,即研究机器人获得周围工作环境信息的途径的问题,其中最普遍的方式就是通过自身的各类传感器来获取,除此之外还有示教等。

这里面涉及到机器人的导航与定位的问题以及传感器信息融合等问题。

(2)环境信息的理解问题,也可以称之为将环境建模或建立地图模型,即’运一些算法将所获得的环境信息变成机器人能够识别和运用的数据信息,以备下一进行可行路径的搜索,主要是一些算法理论的研究。

(3)可行路径搜索问题,即研究如何将第二步所得的数据信息按照一定的标准或要求组织生成一条(段)可行的路径,主要是一些优化算法和理论的研究。

按运动类型的不同,移动机器人的路径规划可分为三种:最优路径规划、局部路径规划和自适应路径规划。

本课题着重研究局部路径规划。

2.3.2 局部路径规划局部路径规划[71是指在未知或者部分已知的环境中进行的路径规划,它根据有无最终目标位置可以分成两种情况:探索和漫游。

后者仅要求移动机器人能避开障碍物,对运动的朝向没有约束。

而对前者,则还有个最终目标位置作指引,机器人必须努力向这个位置靠近,在机器人前进的过程中,由于缺乏先验的全局环境信息,有时一条明显的路径要花费很大努力才能找到,而且由于信息的不完整性,不存在全局意义上的最优指标,但它可以达到某种次优性。

这种情况下,移动机器人一般配有能感知周围局部环境的距离传感器,其路径规划则常按照“Hypothesize.and.test假设一测试,HT"的思想来实现,顾名思义,它先假设一条从起点到终点的直线路径,行进过程中,发现正前方有障碍物时,一般采用沿着障碍物边缘行走的方法避障,直到它发现前方目标方向上不再有障碍物时,又转回到这条直线路径上来:为了让工作在漫游状态下的移动机器人能避开动态障碍物,一类基于行为的路径规划方法被大量采用。

它把路径规划问题分解成许多相对独立的小系统,在运行状态下通过竞争机制取得控制机器人运动的主导权,并在环境交互作用中最终达到目标。

对室外移动机器人,它的移动范围大,由于环境是不可预知的,在它的行驶过程中,必须以局部环境信息和机器人自身状态信息为基础,规划出一段短行程内与障碍物无碰撞的理想路径。

局部路径规划【8】[91[101算法包括:C空间法、人工势场法、模糊逻辑算法遗传算法和神经网络法等、基于滚动窗口的路径规划算法。

(1)C空间法C空间又称位姿空间,是由Lozano—Perez和Wesley于1978年提出的。

目前的很多规划方法都是基于位姿空间的规划方法。

其实质是根据运动物体的大小和姿态,把周围的障碍物向外扩展一定的距离,即相应的“膨胀",变成扩展障碍。

与此同时,运动物体缩为一个点(运动物体位姿的描述简化为位姿空问中的一个点),于是得到一个新的空间,称为位姿空间。

这实际上构造了一个虚拟的空间:把运动物体、障碍物及其几何约束关系做了等效变换,将物体的规划问题转变为点的规划问题,将复杂问题简单化,同时又具有实际意义,因此得到了广泛的运用。

这种方法本质上属于环境建模的方法。

(2)人工势场法人工势场法最初是由Khatib提出的一种虚拟办法。

势场法的基本思想是在移动机器人的工作环境中构造一个人工势场,使得在该势场中移动的机器人受到其目标位置引力场和障碍物周围斥力场的共同作用。

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