基于超声波技术的避障系统设计【开题报告】 .pdfVIP

毕业设计开题报告

测控技术与仪器

基于超声波技术的避障系统设计

1选题的背景、意义

目前，智能设备技术是世界上最热门的研究领域之一，很多成熟的智能化产

品已经在不同领域得到广泛的应用。伴随着智能化技术普遍涉及自动控制、电子

技术、计算机、传感器和机械工程等学科技术的飞速发展，伴随着社会发展的需

要，智能技术的应用环境和功能任务越来越复杂，采用的新理论、新方法、新技

术也越来越多。

近年来，在科学研究、紧急抢救、生产制造等生产生活中时常会碰到一些因

为有一定的危险性或其它原因而使人类所不能做到的事或不能到达的地方，这就

需要借助于一些智能化设备。在智能设备的移动过程中免不了会遇到各种障碍

物，这就要求设备能自动并且及时的避开这些障碍物。所以，关于自动避障的研

究就自然而然的产生了。随着先进技术和传感器的发展与应用，移动的智能化设

配的应用越来越多方面，其研究领域也越来越广泛。自动避障的实现方法各种各

样，其使用的传感器主要有超声波传感器、红外线传感器、激光传感器等。目前，

超声避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到

实用的要求，因此成为常用的避障方法[3]。

移动智能化设配涉及到机械、控制、传感器、计算机、人工智能与网络等多

个领域，是多种先进技术发展的综合体。因此，众多学科的发展都能不断带动智

能化设配的发展。随着微处理器技术、网络技术、传感器技术的不断进步，智能

化设配作为一种功能强大、应用广泛的多技术融合体，渐渐地步入人们的视野

[9]。国内外的很多科研人员正热衷于智能化设配的开发与研究。自主避障就是

在没有人的干预下使机器人有目的地移动，发现并自动避开途中的障碍物，完成

指定任务和操作。设配通过装配的信息获取手段，获得外部环境信息，实现自我

定位，判定自身状态，规划并执行下一步的动作[10]。它可以使设配的本体以及

重要零部件不被损坏，使设配在任何环境下都能够正常且顺利的完成给定的任

务。在国际上，智能化设配的研发程度已经很高，其智能化的水平也在不断提高，

很多公司和机构已推出了成熟的智能化机器人产品或样机。在自主移动机器人系

统中，机器人需要实时收集周围环境信息，以进行地图建立和定位、运动中避障

和路径规划等操作[9]。自主避障不仅仅应用在移动机器人中，在其它领域如航

天、农业生产、汽车等都有广泛的应用。因此避障控制系统已经成为当今国内外

研究的热门课题。

2相关研究的必威体育精装版成果及动态

随着机器人技术的的发展，避障技术还将被深入研究，以应用于各行各业的

发展，为人类的生产生活带来更多的益处。移动的智能化设备的控制技术进一步

健全，使得智能化设配进行更高层次的研究。各国都专注于研究集环境感知、动

态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的智能化设备。随着计算机科

学的发展，可以通过单片机控制来实现某些运动的智能设备对其行驶方向、启动、

停止以及速度的控制，无需人工干预，操作人员可以通过修改智能设备的控制程

序来改变它的行驶方式。例如，随着汽车行业的迅速发展，汽车本身的安全性和

智能性也越来越受到关注及重视。目前，国内外已经对有关汽车自适应驾驶进行

理论研究和试验。汽车的紧急避障是由计算机模拟驾驶员的主动控制过程，以汽

车为控制对象进行实时信号采集、分析和处理,在紧急情况下可代替驾驶员的驾

驶操作[7]。

随着社会的发展和人类生活水平的提高，人类特别是残障人士，越来越需要

通过高新技术来改善他们的生活质量。因此，用于帮助残疾人行走的轮椅机器人

己逐渐成为当今社会的研究热点。智能轮椅在行走过程中，自主避障是一个不可

或缺的功能。智能轮椅在避障过程中，所面对的环境对象非常复杂，往往不能建

立起精确的数学模型来具体描述[5]。因而产生了模糊控制，它不需建立精确的

数学模型，而是直接采用语言型控制规则。结合超声避障技术和模糊控制技术，

使得不需精确定位和准确运动轨迹的智能化设配来说是非常有用的。另外，使用

多个超声波传感器可以使机器人得到更多的环境信息，从而能更精确的定位来完

成避障任务。美国MIT大学就成功研制了一种多传感器信息融台导航机器人轮椅

[2]。这个智能轮椅具有动态避障、自动定位、实时控制等功能。

我国对移动的智能化设配的研究经过数十年发展，在设配的理论、设计、研

制及其应用等方面都取得了一定的成果，而且有些研究成果已经得到了世界公

认。清华大学计算