當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]1 引言 自主式移動(dòng)機(jī)器人集機(jī)械、電子、檢測(cè)技術(shù)與智能控制于一體IlJ。是目前國(guó)際機(jī)器人研究的熱點(diǎn)?;谝苿?dòng)速度和方向易于控制,輪式移動(dòng)機(jī)器人是最為常見的移動(dòng)機(jī)器人。移動(dòng)機(jī)器人研究的重要課題就是:機(jī)器人

1 引言
    自主式移動(dòng)機(jī)器人集機(jī)械、電子、檢測(cè)技術(shù)與智能控制于一體IlJ。是目前國(guó)際機(jī)器人研究的熱點(diǎn)?;谝苿?dòng)速度和方向易于控制,輪式移動(dòng)機(jī)器人是最為常見的移動(dòng)機(jī)器人。移動(dòng)機(jī)器人研究的重要課題就是:機(jī)器人向目標(biāo)方向移動(dòng)中,能夠自動(dòng)按照地面的導(dǎo)引線到達(dá)某一標(biāo)志物并完成相應(yīng)動(dòng)作。針對(duì)這一課題近年來(lái)電子競(jìng)賽中都有機(jī)器人自動(dòng)尋導(dǎo)引線行走的題目翻。這也是移動(dòng)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題之一,是解決移動(dòng)機(jī)器人在自由環(huán)境自主行動(dòng)的基礎(chǔ)。
    以前尋線機(jī)器人設(shè)計(jì)中,其尋線控制系統(tǒng)一般采用如下方式:尋線傳感器信號(hào)直接輸入至控制器判斷是否偏離導(dǎo)引線,通過(guò)控制左右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差調(diào)整機(jī)器人在引導(dǎo)線上的位置,這種方法控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但機(jī)器人在引導(dǎo)線上將“搖擺”前進(jìn),針對(duì)傳統(tǒng)尋線系統(tǒng)這一缺點(diǎn),基于模糊控制思想,這里設(shè)計(jì)一種新型基于多傳感器信息融合的尋線控制系統(tǒng),使尋線機(jī)器人可以平穩(wěn)地按照引導(dǎo)線行走。


2 傳感器結(jié)構(gòu)
    尋線傳感器技術(shù)主要是利用黑白兩種顏色對(duì)光的反射程度不同,采用發(fā)光二極管和光電三極管組成反射式傳感器檢測(cè)黑色導(dǎo)引線信息。本文用反射式光電傳感器TCRT5000組成尋線傳感器模塊,其應(yīng)用電路如圖1所示。

    改進(jìn)尋線控制系統(tǒng)主要是對(duì)傳感器模塊的結(jié)構(gòu)以及安裝形式相應(yīng)調(diào)整。傳統(tǒng)的尋線傳感器一般由3路或4路反射式光電傳感器組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但對(duì)導(dǎo)引線信息量獲取不足。該尋線傳感器模塊采用8路反射式光電傳感器,車體前端和后端各裝一個(gè)傳感器模塊。


3 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    模糊推理是對(duì)人腦邏輯推理能力的一種近似模擬,它首先通過(guò)模糊集和隸屬度函數(shù)來(lái)描述某事件或現(xiàn)象的模糊性以及不確定性,然后利用領(lǐng)域?qū)<业闹R(shí)建立模糊規(guī)則,通過(guò)各種模糊算子進(jìn)行模糊運(yùn)算,得出相應(yīng)的模糊結(jié)論,從而實(shí)現(xiàn)模糊推理系統(tǒng)的輸入和輸出之間的非線性映射,所以模糊推理實(shí)際上是一種不確定的近似推理。利用模糊推理多傳感器信息融合的基本步驟如下:
    (1)傳感器選擇根據(jù)實(shí)際需要,選取適當(dāng)傳感器進(jìn)行檢測(cè),獲取研究對(duì)象的有關(guān)信息,并對(duì)其信息進(jìn)行預(yù)處理。
    (2)模糊推理系統(tǒng)設(shè)計(jì)此環(huán)節(jié)包括模糊隸屬函數(shù)和模糊推理規(guī)則的確定。按照各種隸屬函數(shù)的確定方法,用模糊集和隸屬函數(shù)描述傳感器信息;針對(duì)具體問(wèn)題,利用專家的領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)確定模糊推理規(guī)則。
    (3)模糊推理 通過(guò)各種模糊邏輯算子,計(jì)算每一條規(guī)則的結(jié)論,其中每條結(jié)論代表規(guī)則前件對(duì)規(guī)則的滿足程度。
    (4)模糊合成通過(guò)上一步模糊推理,每條模糊規(guī)則都得到一個(gè)模糊結(jié)論,模糊合成是對(duì)模糊結(jié)論的綜合處理,最后得出總的結(jié)論。
    (5)反模糊化通過(guò)各種反模糊化算法,將模糊推理融合的結(jié)果即模糊集隸屬函數(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)精確值。
    機(jī)器人的自主尋線行走是利用尋線傳感器檢測(cè)機(jī)器人偏離導(dǎo)引線的位置,即利用機(jī)器人的姿態(tài)偏差值調(diào)整左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的行進(jìn)速度,從而調(diào)整尋線機(jī)器人的運(yùn)行軌跡,使其沿著導(dǎo)引線運(yùn)行。此特點(diǎn)恰好符合模糊控制的思想,所以機(jī)器人尋線系統(tǒng)控制器可以采用模糊控制器。
    本模糊控制系統(tǒng)有兩個(gè)輸入變量,分別是前后尋線傳感器模塊檢測(cè)到的引導(dǎo)線信息,即iF,iB。模糊控制系統(tǒng)輸出為左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度差,即通過(guò)調(diào)整兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度差來(lái)調(diào)整機(jī)器人在導(dǎo)引線上的轉(zhuǎn)角。
    根據(jù)尋線傳感器的配置方式,對(duì)前后尋線傳感器每一路進(jìn)行編號(hào),并按照尋線傳感器檢測(cè)到機(jī)器人相對(duì)導(dǎo)引線的姿態(tài)偏差,將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制的偏差輸出值,傳感器編號(hào)如表1所示。

    模糊控制器的輸入量的語(yǔ)言值模糊子集確定為{LB,LS,MD,RS,RB}。其中:LB=左大;LS=左??;MD=中心;RS=有??;RB=右大。設(shè)定模糊控制器輸入量論域?yàn)閧一5,一3,一1,O,1,3,5},定義前方傳感器模塊(iF)的隸屬度函數(shù)如圖2所示(iB隸屬度函數(shù)與iF相同)。為計(jì)算簡(jiǎn)單,本研究采用線性函數(shù),從而減少控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān),提高數(shù)據(jù)處理速度。

    輸出量語(yǔ)言值模糊子集選取為:{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}。其中:NB=負(fù)大;NM=負(fù)中;NS=負(fù)?。籞0=零;PS=正?。籔M=正中;PB=正大。設(shè)定模糊控制器的輸入量論域?yàn)閇一6,一4,一2,0,2,4,6],定義輸出變量(OUT)的隸屬度函數(shù)(圖3)。

    由表2得到的輸出結(jié)果是模糊量,模糊量一般不能直接控制被控對(duì)象,所以還需反模糊化。常用反模糊化法有最大隸屬度法、加權(quán)平均法、中位數(shù)法等。由于最大隸屬度法簡(jiǎn)單易行,且算法的實(shí)時(shí)性好,故最后應(yīng)用最大隸屬度法對(duì)控制規(guī)則表進(jìn)行反模糊化處理,即針對(duì)每一個(gè)模糊控制器輸出得到一個(gè)左右驅(qū)動(dòng)輪的速度差。
    反模糊化處理后的數(shù)據(jù)不能直接應(yīng)用于程序中,理論上得到的反模糊化結(jié)果和實(shí)際調(diào)整效果之間還有一定偏差,該偏差需多次試驗(yàn)來(lái)修正,即修正機(jī)器人左右控制輪的速度差,經(jīng)多次試驗(yàn)最后得到控制程序段,其核心程序代碼如下:

   

    Motor(1,1700,1,1400,1,0);//電機(jī)驅(qū)動(dòng)函數(shù)(左輪正反轉(zhuǎn)控制,左輪速度,右輪正反轉(zhuǎn)控制,右輪速度,調(diào)整時(shí)間,系統(tǒng)控制)

   

    case 0x18:
    ……
    case 0x01:
    ……
    case 0x02:
    …… }


4 結(jié)束語(yǔ)
    結(jié)合近年來(lái)電子設(shè)計(jì)大賽作品,深入分析傳統(tǒng)尋線控制系統(tǒng)的不足,在改進(jìn)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,提出將模糊控制算法引入移動(dòng)機(jī)器人尋線控制系統(tǒng)的設(shè)想,并在模糊控制理論的基礎(chǔ)上加以實(shí)現(xiàn),開發(fā)一種新型尋線機(jī)器人模糊控制系統(tǒng),在由模糊控制得到的相關(guān)控制規(guī)則的基礎(chǔ)上經(jīng)多次試驗(yàn)和修正編寫相應(yīng)程序,實(shí)現(xiàn)了更準(zhǔn)確、更平穩(wěn)的尋線控制,解決了傳統(tǒng)尋線控制的“搖擺”前行問(wèn)題,取得較理想的效果。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉