轮式机器人避障控制系统研究.pdf

轮式机器人避障控制系统研究的知识点主要包括以下几个方面： 1. 自动避障功能的设计原理与实现： 研究设计的轮式机器人具备自动避障功能，能够根据环境障碍情况采取后退或转向等策略，实现安全避障。这通常涉及到传感器数据的实时采集与处理，以及基于这些数据的运动规划算法。 2. 超声波传感器的应用： 超声波传感器被选作感知周围环境信息的主要装置。通过超声波传感器实时采集周边环境信息，并利用渡越时间法测量距离，机器人能够判断前方障碍物的距离并作出相应的避障动作。 3. 控制系统的设计： 控制系统的设计是轮式机器人实现自动避障功能的核心。文章中使用Arduino Uno R3作为控制系统的开发平台，该开发板与外部传感器和伺服电机相连，实现对机器人驱动轮转速的控制以及对超声波传感器和电源的接线。 4. 硬件选择与优化： 文中选用Arduino Uno R3作为控制器，与其他版本相比，Arduino Uno R3在性能上有所改良，增强了稳定性，并提供了多种供电模式。同时，由于其简化的引脚布局和对USB接口供电的支持，使得它在实际应用中更加方便。 5. 实体模型与实验验证： 通过Inventor软件对轮式机器人进行实体建模，构建了包括轮式行走机构、夹持机构和控制器在内的三维模型。之后，作者制作了实物样机，并开展了自动避障功能的实验。实验结果表明，当机器人探测到前方障碍物时，能够自行后退一定距离然后向左或向右转向，避开障碍物。 6. 轮式机器人的应用领域： 轮式机器人广泛应用于工业生产、国防、抢险救灾以及居家服务等领域。其行走速度快、转向灵活、工作效率高等特点使它们在工业自动化领域得到了广泛的应用。 7. 避障策略的多样性： 为了实现避障，机器人通常需要后退一定距离，然后根据障碍物的位置选择向左或向右转向。这一过程是通过软件对信号的处理和计算完成的，之后控制机器人按照规划的路线移动。 通过上述研究，我们可以了解到，轮式机器人的自动避障系统是一个集成了传感器技术、控制理论和机械设计的复杂系统。在实际的工程应用中，还需要对系统的稳定性和环境适应性进行进一步的测试与优化。