导盲机器人简介（通用9篇）
篇1：导盲机器人简介
在导盲机器人的发展历程中，人们首先是以室内环境为背景，开始了移动机器人的探索性研究。此时并没有针对具体的任务或应用背景，而是面向室内结构化环境的基本技术的初步研究，包括机器人结构设计，控制技术，传感器技术，信息融合，路径规划和不确定性处理等。一些国外大学和研究机构的早期研究得到很多重要的结论。此外，对多传感器信息融合在机器人上的运用，积累了大量宝贵经验。进入八十年代后，人们根据前一阶段的研究技术基础，开始了对室内自主式移动机器人的研究。一直持续到今天，目前来看，导盲机器类型大致可分为以下3类:
一. 手杖类导盲辅具
视觉障碍者使用最普遍的辅助工具就是白手杖(White-cane)。由于在行动上有诸多受限，所以他们在生活上面临很大的挑战。正因为白手杖的设计简单使用方便，所以便一直被普通盲人所使用。
5月20日，日本公开了一种新发明的电子导盲杖，该种导盲杖能够让使用者感受到脸部高度处的障碍物。这种新型导盲杖装有2个超声波感应器，能够感应到前方2米脸部高度处的障碍物，并通过震动手柄通知使用者。该导盲杖重量也控制在300克左右，与传动导盲杖基本相当。
二.穿戴式导盲辅具
美国大学机器人实验室Shoval以其所设计的避障系统ObstacleAvoidanceSystem(OAS)为基础开发出了腰带式行动辅具。该辅具在实际使用上可分为引导模式(GuidanceMode)及全景模式((ImageMode)等两种模式。引导模式是带领使用者在不发生碰撞的情况下绕过障碍物，全景模式是以超声波试图描绘出区域内的全景地图，在转变成声音的大小、频率及左右方位差异等发音方式，告知使用者所在区域内障碍物的大小、远近等信息，让视障者判断出周围环境情况。
三.移动式导盲辅具
Rentschle研发了一款行动辅具VA-PAMAID(VeteransAffairsPersonalAdaptiveMobilityAid)其续航力可以达到10.9公里(充满电时)在行程速度达到1.2m/s时，可正确的避开障碍物。此产品主要适用于老年人，可辅助行动者身体的平衡。虽然，该系统的功能比较强大，但是，其体积过于庞大，对于视障者而言将不适合。
日本山梨大学(UniversityofYamanashi)研制了一种智能手推车ROTA (RoboticTravelAid)。这款小车高lm，重60kg，配备视觉系统以及视觉传感器和声音传感器。它可以引导人穿过马路，当它移动的时候，能够意识到周围的环境，并且能够识别路标，例如斑马线，交通信号灯。当它探测到交通信号灯变红或者车和其他步行者的时候，它将会停下来。如果遇到问题，它将与服务中心取得联系，并且允许在轨道上给出额外的信息和命令。
目前国内的研究普遍落后于国外。国内的研究重点基本是在拐杖方面下功夫，如北京理工大学研制的“导盲杖”。在导盲机器人上的研究相对而言有所不足。
篇2：导盲机器人简介
对于视障人士来说如何掌握行走的方式和特性是日常生活的重要部份，他们可以依赖一定的辅助设施，比如传统的盲杖、加入声波探测障碍物的电子盲杖，还有其他的盲人导航设备等等，这一切都有它们的优点和缺点。
80%的视力残疾人士觉得，现时所能提供的辅助设施实际上不能满足他们的活动需要，它们不能给用户提供正确的路径和躲避障碍。
几乎所有的视力残疾人士都希望有一个辅助导航设施可以让他们和正常人一样的，能确保他们在路上感觉方便和安全。
篇3：一种城轨站内导盲机器人的设计
1 设计思路及目标
(1) 全面分析导盲机器人的工作环境与行进要求, 建立全方位组成的全向移动机构。 (2) 建立全方位移动机构的路况分析所需的数据、建模和策略, 进行路况分析的参数数据模型的设计。 (3) 建立简洁高效的人机交互模式。
2 设计方案
包括寻路方案、路况判断方案、出现障碍物的解决方案、行进方案、人机交互方案和总体结构设计方案等。
2.1 寻路方案
城轨站内的路面情况多样但路线较为单一, 主要有门口--上行方向站台, 门口--下行方向站台两条路线, 为了更准确的为盲人导航, 我们选用了利用色标传感器循迹的方式进行寻路, 并配合磁敏传感器确定方向, 及颜色传感器对特定标志进行识别来确定关键位置。具体程序流程如图1所示。
2.2 路况判断方案
整个路况判断模块由超声波传感器及压力传感器组成。车体向前方向设置可旋转扫描的双超声波传感器呈90°摆放并旋转, 扫描范围达180°, 可实现对前方及左右方向的障碍物扫描;车体前方斜向下方向设置一超声波传感器, 可进行下行楼梯及沟壑的探测;车体最前部设置压力传感器, 配合双超声波传感器对上行楼梯进行判断。
2.3 避障方案
机器人的主要寻路方式为循迹, 但如果行进路线上出现障碍物则进入到避障模式, 具体避障程序流程如图2所示。
2.4 行进方案
机器人的行进机械模块采用六履带运动系统, 其中, 主轮由步进电机控制可前后移动, 从轮由舵机控制可上下运动, 可以满足机器人在平地、斜坡、沟壑、楼梯等多种路面状况的安全稳定行进。如上楼梯时:当前方从动轮碰到楼梯的第一层的前沿时, 前轮上的力传感器受力的大小发生变化, 这个变化会转化为相应的电信号并传到控制电路, 控制电路会发出指令使前轮上翘, 机器人轮子上的履带与楼梯间的摩擦力比较大, 当动力足够大时, 前面的主动轮就会爬上楼梯;这时后面的步骤就相对容易多了。且机器人在上楼梯的过程中始终有三个轮子接触楼梯, 不会使前面的从动轮撞到楼梯的前沿, 这样就使其行进安全平稳。
2.5 人机交互方案
盲人向机器人发出指令主要通过按钮方式, 按钮上用盲文标注目的地。机器人对盲人的提示主要通过语音及震动的方式, 手柄上不同方向安设三个手机震动器, 通过震动与语音的配合为盲人提示路况, 指示方向。
2.6 总体结构设计方案
在综述国内外现有导盲辅助工具特点的基础上, 确定了导盲机器人的总体结构。
此外, 机器人采用单片机控制, 并运用MATLAB/Stateflow对导盲机器人的输入控制时序逻辑以及轨迹跟踪逻辑进行了建模与仿真, 为下一步的实体样机的设计与改进提供了理论依据。
摘要：本文介绍了一种城轨站内使用的导盲机器人的设计方案, 旨在帮助视障者在城轨车站内方便地行动和乘车, 以提高城轨交通对弱势群体的服务能力, 同时为广大机械人设计与制作爱好者提供一定的借鉴。
关键词：城轨交通,导盲机器人,设计
参考文献
[1]导盲机器人设计.百度文库.http://wenku.baidu.com/view/15dcb834f111f18583d05a6d.htm
篇4：“温暖手”导盲机器人
人类对世界的所有感知70%～80%来自双眼，当眼睛无法感知到外界环境时，人类便处于一个非常缺乏安全感的世界。所以，盲人的生活非常不便，甚至具有危险性。目前，盲人普遍用的辅助用品主要是白手杖和导盲犬，但是它们都有不足之处：白手杖只能探测到膝盖以下的障碍物，不能探测盲人身体正前方的障碍物，而且成本很高；训练一只导盲犬大概需要一年半的时间，而且花费太高，需要10万元到20万元的费用。
为了帮助盲人的出行，内蒙通辽第五中学机器人小组魏畅、杨诗诺、王同月三位同学在张晶辉老师的指导下，设计制作一个低成本、实用型、为盲人带来便利、进入家庭的导盲机器人。
为了更真实地体验盲人生活、制作出更适合盲人使用的机器人，三位同学扮演盲人，在有人协助的情况下行走。在实验中，同学们发现导盲的实质就是通过语音的方式，简洁地告诉盲人，在道路上行走时前方的危险信息。不管是人类，还是导盲犬，其实都是用这样的方式来实现导盲的。通过这次实践，同学们达成共识，决定制作一款仿生功能的导盲机器人，主要使用避障传感器发现障碍物，通过语音提示给盲人。
实用型导盲机器人包括三部分：帽子、盲杖、防护马甲。
考虑到制作成本，同学们决定使用红外避障探测器。首先，同学们做了一个测试红外避障传感器的实验。在有光亮的屋子中，用探测器来探测一面墙，探测距离为65cm。然后在黑暗的屋子中，在不改变探测强度的条件下，用探测器探测同一障碍物，探测距离仅18cm。实验结果说明，在暗环境下，红外避障探测器的探测效果并不强，甚至探测不到障碍物。
帽子是整个机器人的探测器中枢所在，为了避免红外避障探测器的缺点，同学们在帽子上安装了一个光敏探测器及探照灯。当外界环境较暗时，探测器会报警，提示盲人打开探测灯，以免影响探测效果。帽子上的探测器只能探测胸部以上的障碍物，所以必须有盲杖的有机结合，来补充探测器的不足。
同学们在帽子内制作了一个夹层，用以承载主机盒的重量。在帽子上方的水平位置安装了三个红外避障探测器，分别探测左、前、右三个方向的障碍物。红外传感器的探测距离是可以调节和设定的，正前方最长，为2倍手臂的距离；左侧的稍短，为1.5倍手臂长；右侧的最短，稍长于1倍手臂。同学们将前方的条件判断设为最优先级，因为对于盲人来说，最危险的是处于正前方的障碍物，最直面及最近距离，提示音会尖锐且响亮。根据右侧通行的交通规则，盲杖大多是右手使用，所以右前方探测器的探测距离是三个探测器中最短的，相对较远，提示音轻缓柔和。
篇5：纳英特机器人简介
在开始机器人灭火实验前，大家先要准备好实验器材和场地。可以为我们提供实验器材的机器人公司有很多，本书以纳英特教学机器人为研讨平台，大家可以访问纳英特机器人公司的网站http://，获取更多信息。
目前市场上用于教学的机器人主要有：乐高机器人、纳英特机器人、广茂达能力风暴机器人、中鸣机器人、双龙机器人、慧鱼机器人、通用机器人、交大阳光机器人等十几种。选型是进行机器人灭火实验前所面临的一个重要问题，选型的标准是性价比要高。根据目前教育经费紧缺的实际情况，实验器材要满足教学的需要，还要能满足竞赛的需求。我们在器材选择前要经过慎重的考虑，本人认为我们应该从以下几个方面来考察：
（1）教学理念要先进
本人认为这是最重要的一条，我们选择的产品应该和现在的教育潮流相符合，有利于同学们动手能力的培养，机器人的搭建空间要大，能充分发挥我们的想象力。我们使用的机器人平台应该符合中小学生的年龄特点，要有利于创新能力的培养。
（2）产品质量要好
产品质量是选择教学机器人品牌的重要标准，如果单从产品质量考虑，乐高机器人应该成为首选，但乐高产品价格贵，输入输出端口少，不能满足竞赛的需要。（3）售后服务要好
我们中小学生虽然学习能力强，但机器人的技术含量高，需要对我们进行多次的培训。我们还需要机器人公司随时为我们提供技术指导，为我们修理损坏的器材。现在由于竞争激烈，各厂家为了扩大市场，售后服务普遍比较好。（4）价格要合理
由于目前教育经费十分紧缺，而教育部门的各级领导看到了开展机器人进课堂活动的重要性，又希望短期能出成绩。这样每一套机器人最好是能满足教学的需求，又能满足竞赛的需求。所以机器人的价格一定要合理，才有可能被我们选择。
（5）灭火项目的竞赛效果要好
本书主要从灭火机器人竞赛辅导这一主线出发，来介绍教学机器人的软硬件制作过程。我们希望制作出来的产品能在比赛中取得好成绩，用竞赛成绩来检验自己的学习成果。进几年从灭火项目来看，纳英特机器人表现出了巨大优势，在2006年的全国中小学电脑机器人制作活动中，小学、初中、高中三个年龄段的灭火项目，纳英特机器人用户获得了2金1银的优异成绩。
作者把纳英特机器人和其他产品进行了一番对比，发现纳英特机器人体积小，重量轻，机器人的搭建十分方便，有利于各种方案的实现，搭建出来的灭火机器人速度快，成功率高，所以在机器人灭火比赛中往往取得比较好的成绩。
经过综合考虑，作者决定以纳英特教学机器人为研讨平台，讲解一下灭火机器人制作的一般规律，为同学们提供一些参考思路。大家完全可以根据自己的实际情况选择产品，本书的很多内容对其他种类的灭火机器人制作同样有参考作用。
图1-1 图1-1就是一台简单的纳英特灭火机器人，它由很多部件组成。本书论述的机器人是2006年版本，编程软件要求使用纳英特机器人图形化编程系统2.5.4002或更高版本，下面我们来对纳英特机器人的主要部件进行初步认识。
图1-2 图1-2所示的部件就是纳英特机器人的主体部分，背面有1个液晶显示屏，相当于电脑的显示器，它可以把机器人中的某些信息显示出来，方便人们修改机器人的软硬件设置。我们通常把液晶显示屏的一端叫机器人的头部。
图1-3 如图1-3，在机器人朝前的一面有很多传感器接口，我们把它叫做端口，每个端口都有3个传感器连接铁芯。如果从我们的角度看来，图上从左到右是3号口-10号口，总共8个端口，其中3-6口适合接模拟传感器，7-10口适合接数字传感器。
图1-4 图1-4的接口位于机器人左侧，在图上有5个一样的接口是
11-15口，适合接数字传感器，在这本书中，我们把大部分红外避障传感器接在这个位置，右侧比较大一点的接口是机器人和电脑的通讯口。机器人通过一根通讯线和电脑相连，把我们在电脑中编写好的程序下载到机器人中，让机器人有个聪明的脑袋，指挥其他部分协同工作，完成我们交给他的任务。
图1-5 机器人的后面如图1-5，从左到右的5个部件分别是充电口、电源开关、stop开关、start开关、扩展电源接口。在入门阶段需要了解的部件是：
（1）充电口，当机器人连续工作2-3小时的时候就会表现出走路走不动等现象，这说明机器人“肚子饿了”，需要“吃饭”。这时我们可以把机器人的电源开关拨到中间，然后用插在220v交流电上的电源适配器（又叫充电器）给机器人充电。充电时电源适配器的指示灯为红色，充电完成，指示灯变绿色。
（2）电源开关
电源开关有3种状态，拨到中间为为关闭机器人，拨到右边可以让机器人运行我们设计的程序，配合硬件来完成预期的任务。电源开关拨到右边左边，通常用在下载机器人的操作系统上，当我们发现机器人不听我们话的时候，有可能是操作系统坏了，我们可以重新下载机器人的操作系统。
图1-6 图1-6中4个并排的是马达接口，从左到右分别叫motor0、motor1、motor2、motor3。我们一般把机器人左边的马达接在motor0上，右边的马达接在motor1上，灭火风扇接在motor2上。
上面介绍了机器人主体上的一些主要部件，但我们还没有看到机器人的手脚，眼睛鼻子耳朵也一个没有看到。我们中小学生玩的机器人比较简单，机器人的手脚由马达轮子等组成，“眼睛”“鼻子”“耳朵”等感觉器官也很低级，我们把它们叫传感器。
图1-7
为了给机器人装上手脚，我们可以利用如图1-7所示的轮子，这种轮子叫万向轮，既可前后滑动，又可左右转动。我们在开始学习的时候为了降低控制的难度，通常把左右转动的滚动珠用扎带缚住。这样轮子可以前后转动但不能左右转动。
图1-8 只有上面的万向轮，没有动力来源，机器人还是不会动。在这里为机器人提供动力的部件叫马达，如图1-8，马达上有红黑两色的电源连接线，通过连接插头可以和机器人主体上的马达接口相连。连接好马达电源插头后，马达就可以从机器人主体内的电池板中得到能量，机器人对电机的控制命令也从这2条线传出。在马达电源插头上我们可以看到上面有2个小螺旋，借助小一字螺丝刀，我们可以松开或者固定2根电源线。当螺丝刀逆时针转动时，可以松开连接，顺时针转动可以紧固连接。同学们要仔细观察，找出松开和紧固电源线的方法。同学们要注意往机器人主体上转的螺丝一定要选择较短的那种，否则机器人可能出现故障。
图1-9 如图1-9，当我们把“手脚”给机器人装上后，这台机器人就有了活动能力，把它到地上它就成了图1-10所示的倒三轮结构机器人。
图1-10 在图1-10中我们已经把左边的马达接在motor0接口上，我们还需要把右边的马达接在旁边的motor1接口上。下面是这台倒三轮机器人的正面视图。
图1-11 现在我们先对这一台机器人进行马达测试，看它是否和我们的装配意图相符合。在安装了纳英特机器人随机的机器人编程系统的情况下（没有安装的，请辅导老师安装好），点桌面上的nstrobot图标程环境。
（图1-12），出现纳英特积木式机器人图形化编
图1-13 从左边的执行器模块库中拖一个启动电机模块到程序中，在右边的启动电机模块上双击或者点右键点模块属性，如下图，把马达的功率设置为100。
图1-14 点左上角的“文件”“另存为”取名为“马达测试”保存起来，以便以后重复利用。
然后我们来把刚才编写好的程序下载到机器人身体中，让机器人按照我们的指示去完成任务。
在下载程序前我们要先把通讯线的一头和电脑的一个串口连接，连接方法见下图：
图1-15
上图中老师连接了2根通讯线，同学们只要连接1根就可以了。通讯线的另一端和机器人相连，见下图。
图1-16 在下载前我们用1个手把机器人提起，防止马达的转动使机器人从高处摔下损坏，然后向右打开开关。点“编译下载”，图1-17
图1-18 选择好与电脑连接的串口，点“下载应用程序”，如果下载失败，请检查串口是否搞错，通信线有没有连接，机器人电源有没有打开等情况。有时候什么也没有改变，关开一下电源，重新下载，也可能会取得成功。
下载成功后把电源拨到中间关闭机器人，然后在把电源拨到右侧打开机器人，这时候我们应该看到左侧的轮子在前进，如果右侧的电机在转，请交换moor0和motor1的插头。
如果左电机在转，但是在后退，请交换motor0插头上的红黑线。
右边的电机也同样测试，只不过程序中是启动电机1。
在完成马达测试后我们就可以来做电机运动练习题，通过练习来学习机器人的基本行走方法。
练习一：机器人前进
图1-19 如图1 19，从左边的执行器模块库中拖一个移动模块到程序中，双击程序中的“移动”模块，在出现的参数设置框中，我们可以拖动滚动条，也可直接在文本框内写数字，如图1-20，把电机功率设置为中等速度前进。
图1-20 设置好后程序变成
图1-21 把这个程序下载到机器人上，把机器人放在地上，如果机器人是前进的，说明前面的调试是正确的，如果是原地打转或后退，请重新调试马达。
练习二：机器人圆心左转1秒钟
图1-22 从左边的执行器模块库中各拖一个“移动”“延时”“停止”模块到程序中，设置马达参数为左电机-100，右电机100，延长时间如下图设置为1.0（一定要有小数点）
图1-23 设置停止为停止所有电机。最后程序成为
图1-24
练习三：机器人圆弧右转1个圆
图1-25 程序和上面基本一样，不同的是左马达功率设置为60，右马达功率设置为20，先把延长时间设置为1.0秒，下载，让机器人到地上行走，看这个时间够不够，一直修改，下载，运行，一直看到机器人基本上走出1个圆为止。这时候可能需要延长时间为2.3秒等等。
现在我们对机器人转动的一些方法作简单总结：（1）方法1，1个马达后退，另一个马达前进。（2）方法2，1个马达不动，另一个马达前进。
（3）方法3，1个马达不动，另一个马达后退。（4）方法4，两个马达都前进，一个快，一个慢。
（5）方法5，两个马达都后退，一个快，一个慢。练习四：机器人走8字形
机器人走8字和机器人走圆的道理一样，它由2个圆组成，第一次左马达功率设置为60，右马达功率设置为20，另一次左马达功率设置为20，右马达功率设置为60。
走8字前首先要会走圆，延长时间和一个圆一样，一次转右圆，一次转左圆。
图1-26
练习五：机器人走正方形（使用顺序语句）
我们要让机器人走一个大致的正方形，可以让机器人走4条边，转3次弯。
这个程序，同学们可以打开配套光盘第一章的相关练习，看一看老师是怎样编写的。调试的重点是转动后延长多少时间大概能走90度转弯。
练习六：机器人走正方形（使用循环语句）
机器人走正方形的动作可以这样完成，先前进1条边，然后做转弯加前进的动作，重复3次，就成了一个正方形。在程序设计中，多次重复的动作可以用循环语句来写，我们学习的循环语句主要有永远循环、条件循环、多次循环3种，在这里我们利用1次前进和3次循环来走正方形。
图1-27 先前进1次，它由移动和延时2个命令组成，下面循环语句中的前进速度及前进延时要和前面2句一样。先拖出1个移动和延时，设置好马达功率和延长时间，例如马达功率左右都是60，延长时间是1.2秒。再从控制模块库中拖出1个多次循环，如图1-28设置循环次数为3。
图1-28
图1-29 再往循环体内拖“移动”“延时”“移动”“延时”，前面一对甚设置为右转90度，后面设置为前进1条边。同学们如果觉得这道题目有难度，可以打开配套光盘第一章的相关练习，看一看老师是怎样编写的。这个题目的调试重点是转动后延长多少时间大概能走90度转弯。同学们要知道，编程容易，调试难，事实证明，我们在学习机器人的时候，花在搭建和编程上的时间不到总时间的%10，大部分时间是在调试机器人，也就是说，我们的时间都花在小修小补上。本题的大致90度转弯就是靠不断试出来的。
练习七：直线效果的纠正
我们用的教学机器人价格便宜，机器人上面的部件精度不是很高。有时我们会发现，叫机器人走一条直线，实际上它给我们走了一条弧线。这是因为2个马达的功率稍有差异，随着行走时间的变长，偏差逐渐积累，出现我们不希望的结果。为了纠正机器人走直线的效果，我们先编写一个前进1秒后停止的程序，开始设置左右电机都是100。观察机器人的行走曲线，如果机器人在1秒后向左偏，说明右边的电机力气偏大，我们把马达功率改为左电机100，右电机90，在下载到机器人中，看一看直线效果是否有好转。以后我们如果要后退或前进一段比较长的时间，就把力气比较大的马达功率设置得小一点。同样机器人右偏也是这样纠正。
图1-30 如图1-30,这就是一个可以测试机器人直线行走效果的程序。
第一章课后练习
本练习所有题目的参照依据是本章所述的机器人，使用纳英特教学机器人2006版本。
（一）是非题
（1）下载机器人操作系统时应该把电源开关拨到左侧，下载应用程序时应该把电源开关拨到右侧。
（2）延时模块拖延了时间，所以不适合使用延时模块制作灭火机器人。（3）只要左右马达的参数一样，机器人就一定走出一条直线。（4）一般来说，调试机器人占机器人制作总时间的10%左右。（5）为了提高机器人的速度，我们只要学会前进指令的使用就可以了。
（二）填空题
（1）前进、后退、左转、右转都可以由----------模块设置而来。（2）为了保持马达的运动，我们可以使用————模块。
（3）当左边的马达后退，右边的马达前进时，机器人做出的动作是————。（4）左马达以100的速度前进，右马达以30的速度前进，机器人做出的动作是——。（5）纳英特教学机器人的2-6号端口叫-----口，7-15号端口叫-----口。
（三）选择题
（1）我们对待机器人的态度正确的是（）
A 机器人是人类的竞争对手，我们要消灭一切机器人。B 机器人没有生命，我们可以随时把它丢到垃圾堆。C 我们中小学生年纪太小，玩不转机器人。
D 机器人是人类制造的工具，使用机器人提高了我们的工作效率。
（2）关于机器人的说法正确的是（）A
机器人是特殊的人 B
机器人是特殊的机器
C
只有科学家的实验室里才有机器人
D
我们只能在动画片里才能看到机器人，我们没有可能玩机器人。（3）我们中小学生学习机器人制作一般是在（）的基础上 A 教学机器人平台 B 铁矿石、铜矿石等 C 水泥、沙子等
D 酒精、塑料等
（4）适合制作灭火机器人的平台有（）A 纳英特机器人 B 中鸣机器人 C 广茂达机器人
D 以上都是
（5）为了让机器人向右转可以设置（）A 左边的马达前进，右边的马达后退 B 左边的马达不动，右边的马达后退 C 左边的马达前进，右边的马达不动 D 以上都是
（四）编程题
（1）机器人前进1秒钟然后后退
（2）机器人前进1秒钟然后右转90度停止（3）机器人前进1秒钟然后转1个圈
（4）机器人后退1秒钟然后前进2秒钟停止（5）机器人左转90度然后向前进
参考答案
是非
1对
2错
3错
4错
5错
填空
1移动
2延时左转
4右转模拟 数字
选择
1D
B A
D D
编程题
篇6：广州七中机器人社团简介
机器人制作是一种新兴的青少年科技教育手段，对培养青少年科技创新意识和提高青少年的实践能力具有极大帮助。广州七中“机器人社团”成立于2010年暑假，是为培养我校学生创新精神和拓展学生综合能力而建立的一个学生组织。在机器人社团里，学生能够主动参与科技学习和锻炼、体验实际动手能力的成功与乐趣，形成创新的意识和习惯，同时也为我校学生提供了一个了解最新技术、开拓视野和展示创新成果的一个平台。
一、口号：
创新实践
合作共赢
二、宗旨：
1.通过实践，培养动手能力；
2.形成创新的意识和习惯；
3.体验成功的乐趣，培养学生自信心； 4.培养团队合作和竞争意识。
三、社团介绍：
我校机器人社团自从2010年暑假筹备成立以来，已有两年多的时光。期间在各位领导的指导和支持下获得良好的发展。2012年我校机器人队初中及高中组从市赛、省赛一路过关斩将，均以一等奖的成绩进入到下一轮竞赛。而且获得首次突破，以全省第一名的成绩进入到全国赛。在2012年暑假我校机器人队参加中国青少年科技中心在天津举办的全国青少年机器人竞赛FLL机器人工程挑战赛项目（高中组）荣获全国第二名（一等奖）。
至七中机器人社成立以来，在虚拟机器人及FLL工程挑战赛项目多次获得了省一二三等奖的好成绩，及全国赛一等奖。
2013年，获得第十三届全国青少年机器人竞赛FLL机器人工程挑战赛（初中组）一等奖第一名。
七中机器人社团以“让同学们在制作机器人的过程中培养兴趣”的宗旨。社团多年一直以乐高机器人为基础，对机器人的构造、内部程序的设计、算法逻辑等进行学习和研究。在竞赛方面也取得过不错的成绩。当新社员入社后，我们会先教给同学们一些基本的机器人的编程知识，然后将新社员分成若干组并出一些相应的课题，由这些组分别完成。如果我们的新社员在此过程中出现了问题，我们
会有老师或是学长帮助指导。此外，我们还会定期地为让指导老师为有意愿的同学们提供有关机器人的竞赛课程，指导社员们参加机器人比赛。
四、获奖介绍：
2010年
2010年第六届WRO世界奥林匹克机器人中国区选拔赛获三等奖 获奖学生：温炜成、郑泽坤 指导老师：戴毅津
2011年度
2011年广州市中小学电脑机器人活动虚拟机器人灭火比赛中荣获市一等奖。获奖同学：郑泽坤
2011年广州市中小学电脑机器人活动FLL机器人挑战赛项目初中组市一等奖。获奖同学：郑泽坤、温炜成、李灿、戴中源
2011年广州市中小学电脑机器人虚拟足球比赛获市三等奖 获奖同学：李灿、戴中源
广东省第八届中小学电脑机器人活动虚拟机器人灭火比赛中荣获省二等奖。获奖学生：郑泽坤 指导老师：戴毅津
广东省第八届中小学电脑机器人活动初中FLL工程挑战赛中荣获省二等奖。
获奖学生：温炜成，郑泽坤，李灿，戴中源 指导老师：戴毅津
2012年度
2012年广州市青少年机器人竞赛FLL机器人挑战赛项目高中组一等奖（市科协）
获奖同学：温炜成、郭邦阳、张俊宇、胡俊安
指导老师：戴毅津
2012年广州市青少年机器人竞赛FLL机器人挑战赛项目初中组一等奖（市科协）获奖同学：黄颖薇、吴育霖、郑泽坤、戴中源
指导老师：戴毅津
2012年广州市中小学电脑机器人竞赛活动初中组FLL机器人工程挑战赛项目一等奖（市教育局）
获奖同学：黄颖薇、吴育霖
指导老师：戴毅津
2012年广州市中小学电脑机器人竞赛活动高中组FLL机器人工程挑战赛项目一等奖（市教育局）
获奖同学：温炜成、李钺
指导老师：戴毅津
2012年广东省中小学电脑机器人竞赛活动初中组FLL机器人工程挑战赛项目一等奖（省教厅）
获奖同学：黄颖薇、吴育霖
指导老师：戴毅津
2012年广东省中小学电脑机器人竞赛活动高中组FLL机器人工程挑战赛项目一等奖（省教厅）
获奖同学：温炜成、郭邦阳
指导老师：戴毅津
第十二届广东省青少年机器人竞赛FLL工程挑战赛高中组一等奖（省科协）获奖同学：温炜成、郭邦阳、张俊宇、胡俊安
指导老师：戴毅津、黄泽源
第十二届广东省青少年机器人竞赛FLL工程挑战赛初中组二等奖（省科协）获奖同学：郑泽坤、戴中源、黄颖薇、吴育霖
指导老师：戴毅津、黄泽源
2012年7月全国青少年机器人竞赛FLL机器人工程挑战赛项目（高中组）一等奖（中国科学技术协会）
获奖同学：温炜成、郭邦阳、胡俊安
指导老师：戴毅津、黄泽源
2013年度
第十三届全国青少年机器人竞赛FLL机器人工程挑战赛（初中组）一等奖第一名 获奖同学：黄颖薇、吴毅旸、吴育霖、宁悦锜
篇7：工业机器人安装调试 课程简介
课程编号：01115049 课程性质：专业方向任选课
开设学期及学时分配：第六学期； 32学时
适用专业及层次：机械设计制造及其自动化 本科 先行课程：无 后继课程：*****
课程目的、内容与要求：
工业机器人课程是机械设计制造及其自动化专业各专业方向的一门主要专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解。培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。教材：刘极峰主编，《机器人技术基础》，高等教育出版社，2006 推荐参考书：
1.熊有伦编著，《机器人技术基础》，华中理工大学出版社,1996 2.余达太、马香峰等著，《工业机器人应用工程》，冶金工业出版社,1999 3.殷际英、何广平编著，《关节型机器人》，化工工业出版社,1994 授课教师：
1.主讲教师要具有中级及以上专业技术职称和硕士研究生及以上学历。
2.能履行教师职责，爱岗敬业，为人师表，具有良好的师德教风和较高的业务水平。
3.本课程内容涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的理论基础，要求老师熟悉相关理论的基础上具备一定的软件开发与编程调试的实践经验。教学与实验设施：
本课程在工业机器人实验室开展，实验室实验器材要满足课程教学需要，实验室计算机数量满足教学需要，能同时运行office课件和-HI5-N30相关软件。实验性质：非独立设课 实验类型：基础实验 教学方法与手段：
本课程教学方法要灵活，可用多媒体课件与板书相结合的教学形式，有些内容可以通过实物或图片演示。教学要充分发挥学生主体性，与学生建立起平等、民主和对话的师生关系，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识，使学生掌握本课程的核心内容外，指导学生对相关外延知识的获取能力。课程考核与评价：
本课程的考核应该包括平时成绩、期末考试和实验成绩3个部分，实行百分制。其中平时成绩可以通过个人作业、学习态度、到课率及小组讨论等方式进行评定，期末考试可以采用开卷或闭卷形式，重点考查学生对工业机器人的安装调试的基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握程度。
篇8：城轨站内导盲机器人的研究分析
1 城轨站内导盲机器人的研究目的及意义
我国卫生部统计结果显示, 中国有视力残疾患者近1200万人, 是世界上盲人最多的国家。目前这些视障者出行时主要的辅助工具仍然是最原始的盲杖。盲杖可以帮助视力障碍者对前方的路面状况进行简单的判断。但对于路况比较复杂时, 仅靠盲杖则无法保证他们出行安全的。因此开发一种性价比较高的城轨站内使用的导盲机器人, 将城市轨道交通这一新兴的交通方式引入到视障者的生活中, 帮助视障者更好地生活。导盲机器人的设计与实现体现了全社会对残疾人群体的关注与关怀, 具有重大的社会意义。
2 导盲机器人的研究现状分析
目前世界上对导盲机器人的研究, 大致有以下几类。
(1) 电子式行进辅具。它是一种装有传感器的小型电子装置, 是早期的导盲机器。它以盲人可以接受的形式将传感器的侦测结果传达给盲人, 让盲人在环境中具有比较安全及快速的行动能力。
(2) 穿戴式行进辅具。它将导盲机器的避障系统直接穿戴在盲人身上, 盲人成为半被动地接受避障系统命令的运动载具, 可为盲人提供更灵活的行动能力。如美国大学机器人实验室Shoval开发的腰带式行动辅具。
(3)导引式手杖行进辅具。是在拐杖的末梢接上一个装有许多传感器、小型控制计算机并在下方装有导轮的移动式平台。它舍弃了动力装置, 如马达、齿轮机构、驱动器、电池、控制卡等, 可充分减少机器的体积重量及盲人的负担;具有智能感测系统, 重点在位置估测、路径规划、轨迹追踪、障碍物闪避等感测系统与导航辅助技术上进行了设计。如Nurion—Raycal公司所研发的雷射手杖 (LaserCane) 以及北京理工大学研制的“导盲杖”。
(4) 移动式行进辅具。即导盲机器人, 它具备多种传感器和计算能力强大的控制计算机及高度智能能力, 可以在复杂的环境中自主行进, 能完成位置估测、路径规划、轨迹追踪、障碍物闪避等等复杂的过程。如日本山梨大学研制的智能手推车ROTA以及美国匹兹堡卡耐基梅隆大学研制的一款适合于老年人以及视障者的机器人。其中前三种导盲机器更注重局部性闪避障碍物而不考虑全面性导航, 其导盲能力远远小于导盲机器人。
3 研究目标及主要内容
3.1 研究目标
(1) 全面分析机器人的工作环境与行进要求, 建立全方位组成的全向移动机构。
(2) 建立全方位移动机构的路况分析所需的数据、建模和策略, 进行路况分析的参数数据模型的设计。
(3) 建立简洁高效的人机交互模式。
3.2 主要内容
(1) 路况判断模块, 导盲机器人最重要的一个模块, 用于进行路面状况和障碍情况的识别判断, 为机器人安全的行进和准确的路况提示提供信息支持。
(2) 行进机械模块, 用于完成不同路况下的机器人行进, 保证导盲机器人稳定行进。
(3) 人机交互模块, 对盲人发出的指令进行正确的反应, 并且将控制模块发出的提示信息反馈给盲人。
(4) 控制模块, 协调各模块间的信息, 对盲人的指令, 路况信息等进行综合处理和判断后, 对机器进行准确的控制, 以完成服务任务。
4 城轨站内导盲机器人研究的可行性分析
现在国内外对导盲机器人的研究已有一定的成果, 先进的传感器、模糊控制、人工智能等技术的发展为完善导盲机器人的功能提供了可能。虽然车站内涉及进站、登车、出站等外界不具备的情况, 但是现有技术完全具有实现的可能, 站内导盲机器人是具有技术上的可行性的。
5 城轨站内导盲机器人研究的关键技术和主要步骤
5.1 关键技术
(1) 多传感器技术, 涉及到多传感器的选择问题以及多传感器的数据融合技术。
(2) 行进机械设计, 在运动方式上要有所突破, 使机器人不仅适用于平坦地面的行进。
(3) 人机交互方式, 由于盲人在交流方面存在特殊性, 人机交互模式将有所创新, 引入盲文、声音、震动等。
(4) 模糊控制技术, 由于现场情况难以建立精确的数字模型, 在机器人的控制系统中将引入模糊控制。
5.2 主要步骤
(1) 企业调研及文献资料查阅。首先要了解轻轨车站站内情况, 如是否有楼梯、自动扶梯、进出站台是否需要横跨轨道、盲道情况、各站是否有坡道及车与站台是否有高度差等, 以便确认导盲机器人的使用环境及路况判断模块的研究方向;然后进行导盲机器人研究的可行性分析。
(2) 总体方案设计:主要包括导盲机器人总体工作方案设计;多传感器检测方案设计;系统控制方案设计;系统机械方案设计以及车体运动学分析。
(3) 完成路况判断模块研究, 包括逻辑建模, 硬件系统设计;控制系统软件设计以及图像采集与处理。
(4) 完成行进机械模块研究, 包括机械结构分析设计;机械模型制作。
(5) 完成控制模块及人机交互模块研究, 包括逻辑建模, 硬件系统设计;控制系统软件设计及主控系统设计。
(6) 样机实验:主要包括控制系统硬件与软件的调试;机器人样机现场实验和实验结果分析等。
研究结果表明, 城轨站内导盲机器人的使用, 对视障者和城轨企业来说是双赢的, 一方面方便了视障者的安全出行;另一方面有效提高了城轨企业的经济效益和服务能力。可见, 站内导盲机器人的应用具有广阔前景。
参考文献
[1]谢存禧, 张铁.机器人技术及其应用[M].机械工业出版社, 2005, 8.
篇9：导盲机器人简介
本文研究的导盲机器人是一种用于室内视力障碍人员导盲的轮式机器人, 其设计目的是引领盲人避开路径上所出现的障碍物并最终到达目的地。近年来, 出现了许 多导盲设 备, 如Nurion- Raycal公司研制的导盲手杖Laser-Cane、Shoval机器人实验室 设计的腰 带式行动 辅具OAS、 Dubowsky研发的PAMM系统等, 这些设备的主要研究目的与开发内容大多以局部环境避障为主[1,2]。笔者在此基础上, 为机器人增置两种不同频段的RFID模块, 使导盲机器人具有更高阶的室内非视距定位与导航功能。
RFID自动识别技术的空间传输可分为电磁感应和电磁传播[3]两种方式, 前者的作用距离一般不大于1m, 主要工作在低频和高频段;后者的作用范围可达几十米甚至上百米, 主要工作在超高频和微波频段, 可以在非视距环境内携带信息。 目前, RFID室内定位方案的定位依据大多以超高频RFID信号强度指示 (RSSI) 为主, 相对较为成熟的 系统有SpotON、3D -iD pinpoint和LANDMARC[4,5]。LANDMARC系统具有结构布置简单、单元标签需求量少、定位精度较高和成本较低等特点, 故笔者采用该方式实现室内宏观定位。基于RSSI的定位系统在实际环境中通常会存在定位干扰和积累误差[6,7]。笔者在改进的LANDMARC算法基础上, 使用低频RFID结合超高频RFID的方式来更为准确地辅助机器人进行局部定位, 校准超高频LANDMARC系统中积累的干扰误差, 并将其作为转向信标来减少避障传感器在拐点处产生的多余、重复和错误的路径。
1基于RSSI的超高频室内宏观定位
1.1RSSI测距基本原理
RSSI测距的主要原理是通过测量信号强度来计算得到节点间的物理距离。其中, 超高频RFID在空间中传输的信号强度与传输距离的理论关系为
式中, I为节点间信号强度;A、n为射频常量;d为节点间的物理距离;E为环境影响参数。
由于实际环境中存在各种电磁波干扰和金属遮挡物, 因此E在实际环境中为非确定的随机变量。目前有大量研究诣在通过布置理想环境或测量E值动态变化范围的方式来取得更为精确的定位结果[7?8], 据此, 笔者在确定机器人定位方案时也通过大量数据采集实验来获取E值的变化区间, 图1为35组实验数据中随机抽选的4组数据所绘制的RSSI-距离图。
以导盲机器人为信号源载体, 每组实验机器人都以恒定速率在同一房间中沿同一路径行驶5次, 每组路径上都设有5个RSSI值测量点, 完成测量后, 系统采用中值策略对同一点数据组取平均, 最后由最小二乘法将各均值点拟合成平均规律曲线 (粗实线) 。图1a、图1b的数据为不同时间在同一环境沿同一路径所测数据, 图1c、图1d数据为其他环境中所测数据。由以上实验可得: 对于同一房间的同一路径而言, 不同时间段所拟合出的RSSI-距离曲线相似;对于不同环境而言, RSSI的变动则是不可预知的。因此对未知环境中的导盲机器人而言, 就需要用一个新的量来代替物理距离以得到平面坐标值, 大致方法如下所述。
1.2最邻近距离定位法
对于LANDMARC定位系统而言, 基于参考标签的最邻近距离定位方法可以很好地加强该系统的鲁棒性。与直接采用式 (1) 计算不同, 最邻近距离法不直接计算节点间距, 而是依照信号强度与距离的对应关系计算不同节点间的信号强度相似度 (欧几里德距离) [5]。
如图2所示, 笔者为导盲机器人所设计的LANDMARC室内定位系统方案主要为:将超高频射频读写器置于房间的角点处, 将定义为参考标签的超高频标签置于各目标点处, 将定义为待测标签的超高频标签置于机器人车体中, 室内环境中的超高频读写器可实时读取到有效范围内的参考标签RSSI值。将读取到的所有数据对比加权后可计算出机器人的当前坐标, 将该坐标值最终回传至待测标签中从而实现实时定位。设室内环境中共有m个高频读写器, n个参考标签, 由于定位目标只为导盲机器人, 所以有1个待测标签。 设pi为第i个读写器所读得的待测标签强度, 其强度矩阵p= [p1p2… pm];设qij为第i个读写器读得的第j个参考标签强度, 其强度矩阵qj= [q1jq2j… qmj], 由此计算出机器人和第j个参考标签间的欧几里得距离:
在读写器实时读取过程中, 机器人所处位置及路径不断变化, 每个标签所携带的信息对最终机器人坐标点的影响程度也会出现差异, 所以应采用合理的权值计算方法来区分参考标签的差异。LANDMARC系统中, 确定权值的常用方式 (一阶、二阶、对数权值) 为
二阶权值算法会使绝大部分的权重集中在少数的待测标签上, 即待测坐标值将在很大程度依赖于这些标签的影响[9];一阶权值算法下的影响程度次之;对数权值将使权值分布的更加均匀, 受整体的作用更强。在权值确定期间, 部分读写器在某些时刻会出现读不到值, 或将零值误返为最大值的现象, 这些状况都属于读写器误读。若此时采用二阶权值算法计算坐标, 则定位结果可能会出现较大偏差。所以, 对于多居室导盲环境而言, 就需要一个判断机制来不断确定当前所适用的权值计算方式, 这些改进将在低频信标的辅助定位中进行叙述。最后, 可通过以下公式来估算出机器人的当前坐标值:
其中, (x, y) 为当前机器人坐标;k为有效最邻近参考标签的个数;wi为第i个参考标签所对应的权重; (xi, yi) 为第i个参考标签的坐标。对于一般室内住宅环境, k值取3~5即可。在读写器完成一个扫描周期后, 处理器将每个参考标签和机器人间的欧氏距离存入Ej_old中, 将机器人坐标值存入 (xold, yold) , 在下一个扫描周期中将当前Ej) 与Ej_old做对比, 如果差值较大则判定读写器误读, 设被误读的标签数为z, 去除误读坐标后将k值范围扩大至第k+z个标签重新计算, 计算后再与上一扫描周期的机器人坐标 (xold, yold) 比对, 如果相差不超出范围则更新定位, 反之则不更新, 继续下一个扫描周期。
2低频信标的局部辅助定位
2.1低频信标组的布局
低频信标组, 这里定义为由多个低频标签经过有序排列在一定范围内形成的含有相同导向目标信息的低频标签的整体[10]。合理的标签布局可以大大减少其使用量, 并提高定位精度。为使机器人在自转时仍能使阅读线圈处于标签的信号覆盖范围内, 标签分布的单位形状应该以圆形为基础, 并均匀地分布在圆弧端处。本文选择边数最少的等边三角形为阵列的基本单位, 并选用4个阅读线圈分布在机器人底盘上, 如图3所示。
图3中, 低频标签的通信区域直径设为D, 最短距离为s。位于机器人底盘的4个阅读线圈直径均为d。一个阅读线圈位于底盘中心处, 设为A0, 其余3个分布在边长为L的等边三角形的角点处, 设为A1、A2、A3。机器人在低频信标组区域内行驶时需满足以下条件之一才可正确读取标签坐标值:① 在同一时间点, 若A0不处于标签通信区域内, 则A1、A2、A3必须同时处于3个不同的标签通信区域内;② 在同一时间点, 若A0处于标签通信区域内, 则A1、A2、A3中至少有1个处于标签通信区域内。将上述条件转化为数学关系:
式 (5) 的前2个公式为A1、A2、A3中任两点连线间的直线约束关系, 其余的公式为A0、A1、A2、A3组成的等边三角形与标签间的约束关系。在D、d及机器人底盘尺寸已知的情况下, 通过式 (5) 可以将L与s限定在很小的范围内, 从而确定实际情况下布局的几何尺寸。在低频信标组区域内对上述条件进行判断后, 若A0处于标签通信区域内, 且A1、A2、A3至少有1个处于标签通信区域内, 则可由以下方程组计算出剩余阅读线圈的近似坐标值:
若A0不处于标签通信区域内, 且A1、A2、A3同时处于3个不同的标签通信区域内, 则设可由以下方程组计算出A0的近似坐标值:
低频信标组除了可以作为室内导盲环境的拐点和定位辅助标记外, 还可以作为室内物体和语音识别的激活信号来使用。将低频信号组布置在关键物体的下方, 当导盲机器人经过时便可对该物体进行识别和语音播报, 并激活对操作者的语音识别功能。语音识别芯片LD3320[11]与低频RFID读写模块相连, 其物体和语音自动识别流程如图4所示。
2.2局部定位对权值及k值的处理
如图2所示, 将低频信标组安置在室内环境的各个拐点处 (作为信标使用) , 不同信标组的覆盖范围由其具体所处位置对机器人导航的影响程度而定。在计算得出拐点处坐标值后, 此值将用于校准LANDMARC系统中的权值和k值。局部辅助定 位中, 校准坐标 值同样会 被存入 (xold, yold) 中作为历史轨迹的备份, 新一轮扫描周期结束后, 由当前值 (x, y) 与 (xold, yold) 计算可得机器人当前行走周期中的方向矢量。如果该行走方向矢量与机器人至目标间的方向矢量在X、Y轴上的投影大小与所在区间基本一致, 且当前坐标和目标坐标标记在同一房间, 那么机器人则主动调整为二阶权值法计算权值, 并将k值调至3, 进行宏观定位。此过程中, 若目标点的权重不为最大, 则不更新数据;若宏观定位坐标与局部定位坐标出现较大偏差, 则不更新数据并返回默认宏观定位方式, 8次循环后从新开始主动调整。其他情况下, 默认k值为5, 由对数权值法来计算权值。
3导盲机器人的应激式导航方案
导盲机器人所处的导盲环境为未知环境。未知环境下较为成熟的导航方案有启发式搜索法、 导航函数法和应激式导航法[12]。启发式搜索法所涉及的D*算法需在环境中设置大量节点, 并存入坐标和位姿信息, 方案成本高、计算量大;导航函数法在解决紧凑环境中的局部极小值循环问题上易产生障碍;应激式导航法实时性较好, 机器人可依照当前位置与目标点间的最短直线距离行驶, 若途中检测到障碍, 则先沿局部障碍边界绕行后再沿预定方向行驶[12,13], 适合导盲机器人使用。
应激式导航法也存在缺陷, 即在拐点处, 若避障传感器的优先级都置于最高, 则其判断障碍物的过程中可能会生成多余甚至错误的路径。由于本设计已在拐点处布置了低频信标组, 所以此处的避障方案可改为:保留机器人前端避障传感器的最高优先级, 将其他避障传感器置低。之后, 机器人以拐点两侧低频信标的连线为路径行驶, 若途中检测到前端障碍物, 则执行方向判断;若障碍物两端点至机器人中心所形成的夹角过大, 则判断为不能通过, 反之则可通过, 通过一对拐点信标组后, 恢复默认避障方案。加入上述辅助避障策略后, 路径错误问题可得到相应改善, 其前后对比如图5所示。
图5中的起点和目标点位置完全相同, 在未加入拐点的环境中, 机器人遇到障碍时进行下一步行驶方向的预判断, 若左右端情况相似, 机器人则会随机选择一个方向进行试走, 于是可能产生图5a中的重复及多余路径;在布置拐点的环境中, 机器人的局部导航策略如前文所述, 机器人将以最简短的路径形式经过此处。高低频RFID布置环境下的应激式导航流程如图6所示。
4交互界面及实验验证
为辅助机器人车体实验, 笔者在MATLAB- GUI环境中开发了机器人通信程序。该程序可实时采集实验中各节点的RSSI数据并进行曲线拟合、函数生成和仿真等数据分析, 也可远程操控导盲机器人并监控其数据走向。实验使用自主研发的导盲机器人, 采用类拖车轮式系统[14], 机器人通过在前方牵引的方式对盲人进行导向。机器人共有9组超声波和2支红外避障传感器 (以圆弧状分布在 机器人车 体的前端, 总覆盖角 为180°) 。实验所涉及的超高频RFID读写器及标签的射频芯片均为433MHz的CC1100芯片 (通信距离可超过10m) , 低频信标组所含标签均采用125kHz的ID识别卡布置, 其单个标签的最大通信区域直径为20cm。将任一超高频RFID读写器通过UART转USB的方式接至PC机, 即可通过通信软件进行远程数据监控及操作。
图7为导盲机器人的导航软件仿真图, 图中, D和d为窄门的宽度, d
图8所示为依照图7c所布置的真实导盲环境, 图中A为机器人的起始点, B处为低频信标组, C为机器人导航目的地 (放置了参考标签) 。 从8a至图8c, 机器人从A点沿最短路径行至墙壁开始向左避障, 扫描到低频信标组后, 机器人自动降低避障优先级并保留正前端3对超声波传感器工作, 以最短路径通过窄门, 最后沿直线BC行驶至目标。实验验证了软件仿真的可行性, 在B处减少了机器人左右两侧各60°的避障膨胀量, 低频坐标校准使得机器人整体轨迹聚集在其转向中心处, 使用者跟随路径简短无多余, 可快捷抵达目标。
5结语
本论文概述了一种高低频RFID相结合的导盲机器人定位及导航方法, 相对单一高频定位环境而言, 可在一定程度上降低定位系统中积累的干扰误差, 提高导航准确程度。软件仿真和车体实验证明, 布置有高低频结合的RFID定位方案可以在一定程度上提高传统LANDMARC系统中的定位精度;减少避障传感器在拐点处产生的一些不必要的多余动作;简化应激式导航中的路径, 减少重复及错误路径的出现。本系统方案搭建成本较低, 布置简易, 可以满足导盲环境中机器人导向功能的需求, 并可扩展至导购、图书馆等场所中使用。
摘要：以导盲机器人为研究载体, 设计了一种将超高频和低频RFID相结合的定位与导航方法。根据RFID的信号能量-传播距离的衰减关系, 在目标点处设置超高频标签来估算机器人坐标和宏观走向;在拐点处定义并设置低频信标组, 来校正超高频定位所产生的干扰误差, 并减少避障传感器在拐点处产生的多余及错误的动作。实验表明, 该方法可在原有基础上提高导盲机器人在室内环境中的定位精度并减少多余路径的出现。