[發明專利]一種現代物流中自動導引避障機器人小車及其控制方法

在審

• 申請號: 201810283103.1
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108427415A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 申濤;王丕濤;趙欽君;耿欣;李培森
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生;趙永偉

1.一種現代物流中自動導引避障機器人小車，其特征在于：包括機器人小車，在所述機器人小車的前部和兩側安裝一組超聲波檢測裝置，所述一組超聲波檢測裝置包括多個超聲波傳感器，每個超聲波傳感器電連接一個模糊控制器，在所述機器人小車上安裝有控制器，所述控制器通過無線收發模塊分別與多個超聲波傳感器電連接，所述控制器分別與多個模糊控制器電連接；所述控制器通過雙H橋驅動器分別與機器人小車車輪上的伺服電機電連接；編碼器與上述各個伺服電機連接，用于檢測轉速；正交脈沖解碼器分別與編碼器和控制器連接，正交脈沖解碼器接收編碼器信息解碼后傳送給控制器；電源監控復位安裝在車頂部用于緊急復位。

2.根據權利要求1所述的一種現代物流中自動導引避障機器人小車，其特征在于：在所述機器人小車的左側車輪上設有左伺服電機，在所述機器人小車右側車輪上設有右伺服電機，所述控制器分別與左伺服電機和右伺服電機電連接。

3.根據權利要求1所述的一種現代物流中自動導引避障機器人小車，其特征在于：所述主控制器采用的是ARM7芯片S3C44B0X。

4.根據權利要求1所述的一種現代物流中自動導引避障機器人小車，其特征在于：所述無線收發模塊采用nRF401無線收發芯片。

5.根據權利要求1所述的一種現代物流中自動導引避障機器人小車，其特征在于：所述一組超聲波檢測裝置包括7個超聲波傳感器。

6.根據權利要求1所述的一種現代物流中自動導引避障機器人小車的模糊控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步，確定輸入輸出變量；本設計中選擇障礙物距離、障礙物角度、目標角度作為輸入變量，小車轉向角及行駛速度作為輸出變量；

第二步，確定各變量論域以及模糊語言值；變量障礙物角度的論域為{-60，-30，0，30，60}；變量誤差角度論域為{-60，-30，0，30，60}；變量轉向角論域范圍為{-20，-10，0，10，20}，各變量對應的模糊語言值如下表所示：

其中，LB表示在左側，LS表示偏左，ZO表示此時為0，RB表示在右側，RS表示偏右，VS表示速度很慢，SL表示速度較慢，MD表示適中，FT表示速度很快，NR表示距離很近，RE表示距離較近，FA表示距離很遠；

第三步，確定各變量的隸屬度函數；為了更準確地表示外界環境的不確定性，本文針對每個語言變量都選取了一個合適的隸屬度函數，如圖4—圖9所示；

第四步，建立模糊控制規則；根據實際經驗得出下模糊規則表，本設計中的模糊規則表按照小車與障礙物的距離分為三部分，以小車與障礙物距離適中為例：

IF (OD IS MD) AND (θ₁ IS LB) AND (θ₂ IS LB) THEN (θ₃ IS LS)，表示如果小車與障礙物距離適中，且障礙物在小車左側，且小車在目標左側，則小車向左轉；

IF (OD IS MD) AND (θ₁ IS LS) AND (θ₂ IS RS) THEN (θ₃ IS RS)，表示如果小車與障礙物距離適中，且障礙物在小車偏左，且小車在目標偏右，則小車轉向偏右；

根據此類規則，一共有47條規則，保證小車從起始點自主前進到目標點且不發生碰撞；當小車與障礙物距離適中時，模糊規則表如下所示：

第四步，模糊推理與解模糊；本設計運用Mamdani推理法進行模糊推理，最后用重心法來解模糊，即可得到小車系統的控制量。