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未知环境下基于行为的智能探测车避障控制研究

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未知环境下基于行为的智能探测车避障控制研究

作者：鲍庆勇南京航空航天大学

学位级别：硕士

智能探测车属于智能移动机器人范畴。随着应用范围的不断拓宽,智能探测车所面临的工作环境也越来越复杂,往往是未知的、非结构化的,所以,智能探测车要在这种环境下实时地、安全地完成各种探测任务,避障控制系统的设计是智能探测车设计... 详细信息

智能探测车属于智能移动机器人范畴。随着应用范围的不断拓宽,智能探测车所面临的工作环境也越来越复杂,往往是未知的、非结构化的,所以,智能探测车要在这种环境下实时地、安全地完成各种探测任务,避障控制系统的设计是智能探测车设计的关键部分之一,也是智能探测车智能化的重要体现。本文采用超声波传感器对智能探测车周围的障碍物环境进行了探测,并且利用DSP技术对超声波传感器所测得的障碍物距离信息进行了计算分析,最后通过基于行为的智能控制方法实现了智能探测车的避障控制。本文研究的主要内容如下:(1)采用三路超声波传感器对智能探测车周围的障碍物环境信息进行采集,设计了基于TMS320F2812 DSP控制器的整个超声波测距系统的软件和硬件,并且进行了超声波测距实验。(2)将模糊控制方法融入到基于行为的智能控制方法中,设计了智能探测车自主避障过程中的四个基本行为:趋向目标点行为、避障行为、追踪行为和解除死锁行为,并对四个基本行为分别进行了仿真,验证了所设计的模糊控制器的有效性。(3)设计了未知环境下基于行为的避障控制算法,主要包括两方面的内容:基于行为仲裁机制的避障控制算法以及基于两级BP神经网络行为融合的避障控制算法,通过仿真验证了两种避障算法的有效性和可行性,并开发了基于Visual C++和MATLAB混合编程的智能探测车避障仿真平台。(4)设计了智能探测车避障控制系统的串口通信控制软件,并以智能探测车模型做为被控对象,将硬件系统和软件系统进行了联合调试,在有障碍物的环境下,进行了实车避障试验。试验结果与仿真的避障过程相吻合,由此验证了所设计的避障控制系统的有效性。综上所述,本文主要对未知环境下智能探测车的避障控制系统进行了软、硬件设计,并对避障控制算法进行了仿真,最后进行了实车避障试验。试验结果表明所设计的避障控制系统能够满足未知环境下智能探测车的避障要求。

关键词：智能探测车自主避障模糊控制行为控制神经网络仿真平台

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轮履复合式军用地面探测车运动学建模及分析

航空动力学报 2009年第10期24卷 2302-2307页

作者：尚伟燕李舜酩鲍庆勇张德满南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为更好的对军用探测车运动过程进行控制,提出了轮履复合式探测车运动学模型的构建方法.通过对轮履复合式移动系统结构进行分析,首先建立了探测车三维运动学模型,并推出了其运动方程;其次建立了探测车车体速度与车轮速度之间的雅可比矩阵... 详细信息

为更好的对军用探测车运动过程进行控制,提出了轮履复合式探测车运动学模型的构建方法.通过对轮履复合式移动系统结构进行分析,首先建立了探测车三维运动学模型,并推出了其运动方程;其次建立了探测车车体速度与车轮速度之间的雅可比矩阵,利用最小二乘法对车体速度进行求解,提供了获得探测车越障过程中位置和方位的方法.最后对探测车行进过程进行了运动仿真,数值仿真分析验证了运动学模型的正确性及轮履复合式移动系统的运动特性.

关键词：探测车运动学模型运动方程最小二乘法数值仿真

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自主移动机器人局部路径规划综述

传感器与微系统 2009年第9期28卷 1-4,11页

作者：鲍庆勇李舜酩沈峘门秀花南京航空航天大学江苏南京210016

自主移动机器人技术是近年来的研究热点,而路径规划技术是自主移动机器人技术研究中的一个重要内容。讨论了自主移动机器人路径规划技术的分类和研究局部路径规划的重要性;分析了局部路径规划技术的发展现状;指出了局部路径规划各种方... 详细信息

自主移动机器人技术是近年来的研究热点,而路径规划技术是自主移动机器人技术研究中的一个重要内容。讨论了自主移动机器人路径规划技术的分类和研究局部路径规划的重要性;分析了局部路径规划技术的发展现状;指出了局部路径规划各种方法的优点与不足;对局部路径规划技术今后的发展方向做出了展望。

关键词：机器人路径规划全局局部传感器

未知环境下基于行为控制的智能车辆路径规划研究

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传感器与微系统 2010年第4期29卷 67-70页

作者：李舜酩沈峘鲍庆勇南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

应用模糊逻辑方法,提出了一种在未知环境下基于行为控制的车辆路径规划算法。利用嵌入式计算机PC104构建了智能车的硬件系统,通过DSP控制多只超声波传感器来获取外部环境。路径规划中设计了避障行为和趋向目标点2个基本行为,采用了行为... 详细信息

应用模糊逻辑方法,提出了一种在未知环境下基于行为控制的车辆路径规划算法。利用嵌入式计算机PC104构建了智能车的硬件系统,通过DSP控制多只超声波传感器来获取外部环境。路径规划中设计了避障行为和趋向目标点2个基本行为,采用了行为仲裁和行为融合两种方法进行行为决策。通过仿真对比了两种决策方法的优缺点,同时证明了路径规划算法的有效性。把基于行为仲裁的模糊避障算法应用到试验用车的实际避障中,取得了满意的效果。

关键词：行为控制智能车辆模糊逻辑避障

新型探测车复合式移动系统结构设计及运动分析

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机械科学与技术 2009年第7期28卷 881-885页

作者：尚伟燕李舜酩鲍庆勇南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为增强探测车执行任务过程中的越障能力及地面适应能力,笔者提出了一种新型轮履复合式越障移动系统。首先对移动系统结构进行了分析,进而对差速平衡机构及前履带轮结构进行了设计,将两承重轮支承连杆及履带轮悬架之间设计平行四边形机... 详细信息

为增强探测车执行任务过程中的越障能力及地面适应能力,笔者提出了一种新型轮履复合式越障移动系统。首先对移动系统结构进行了分析,进而对差速平衡机构及前履带轮结构进行了设计,将两承重轮支承连杆及履带轮悬架之间设计平行四边形机构。其次,建立了探测车三维运动学模型,并推出了探测车车体速度与车轮速度之间的运动关系,提供了获得探测车越障过程中位置和方位的方法。最后对探测车在不平路面行进过程进行了运动仿真,验证了新型轮履复合式移动系统的地面适应能力及其运动特性。

关键词：探测车轮履复合移动系统结构设计运动学方程

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基于行为融合的移动机器人自主避障算法

传感器与微系统 2010年第5期29卷 70-73,76页

作者：鲍庆勇李舜酩沈峘尚伟燕南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 宁波工程学院机械工程学院浙江宁波315211

当移动机器人面临环境未知或不确定时,各个行为融合的权重随环境的变化而变化,从而导致权重无法在线调整而不能顺利到达目标点。为此,提出一种权重可在线调整的自主避障行为融合算法。用Mamdani型模糊控制器设计移动机器人自主避障过程... 详细信息

当移动机器人面临环境未知或不确定时,各个行为融合的权重随环境的变化而变化,从而导致权重无法在线调整而不能顺利到达目标点。为此,提出一种权重可在线调整的自主避障行为融合算法。用Mamdani型模糊控制器设计移动机器人自主避障过程中的基本行为;同时,提出一种基于两级BP神经网络信息融合的权重调整方法来实现各个基本行为的融合。该算法能够根据环境的变化实现各个基本行为权重的在线调整,增强自主避障控制的实时性和鲁棒性。仿真实验结果表明了该算法的有效性和可行性。

关键词：移动机器人行为融合神经网络模糊控制避障传感器

以乙二醇水溶液为基液的纳米流体喷雾冷却传热特性研究

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过程工程学报 2024年第5期24卷 514-522页

作者：周年勇赵英杰刘阳邹有鑫唐光华鲍庆国吕文宇常州大学石油与天然气工程学院能源学院江苏常州213164 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453049

近年来,由于功率密度的提高、紧凑的封装以及高性能的要求,高热通量器件的散热需求显著增加。针对上述问题,本工作拟采用以喷雾冷却的技术方法对以乙二醇-水为基液的Al_(2)O_(3)纳米流体展开传热研究,重点分析了在300, 500和700 W三种... 详细信息

近年来,由于功率密度的提高、紧凑的封装以及高性能的要求,高热通量器件的散热需求显著增加。针对上述问题,本工作拟采用以喷雾冷却的技术方法对以乙二醇-水为基液的Al_(2)O_(3)纳米流体展开传热研究,重点分析了在300, 500和700 W三种不同工况下,基液浓度、纳米颗粒浓度、所添加分散剂的浓度对工质喷雾冷却换热性能的影响。实验结果表明,由于比热容和导热系数的降低以及喷雾特性的恶化,乙二醇质量分数由30wt%增至80wt%,Al_(2)O_(3)纳米流体溶液表面传热系数不断下降,平均降低41.63%。Al_(2)O_(3)纳米流体表面传热系数随着纳米颗粒质量分数的增加呈现先减小后增加,再缓慢减小的趋势。Al_(2)O_(3)纳米颗粒质量分数由0增至2wt%,Al_(2)O_(3)纳米流体溶液表面传热系数整体平均下降6.94%,沉积和泡化效应是削弱换热的主要原因。此外,添加低质量分数的分散剂聚山梨醇酯-20 (Tween-20)可以改善泡化效应,使得喷雾冷却传热系数增高约1.52%,但仍低于纯基液(不添加纳米颗粒)的换热能力;添加较高质量分数的分散剂会导致其换热性能进一步削弱。

关键词：喷雾冷却乙二醇纳米颗粒分散剂传热