基于多传感器的机器人路径规划与避障关键技术

光学式增量型旋转编码器在机器人电气控制系统中起着关键的作用，特别是在自主移动机器人的定位与速度控制中。增量式编码器的工作原理是利用光源照射到码盘上，当码盘转动时，光敏元件会接收到一系列脉冲，这些脉冲的数量与码道上的缝隙数对应，从而反映出码盘的角度变化。OMRON的200线码盘因其小巧体积被选用于机器人系统，能够适应空间限制。 鉴相电路是编码器反馈脉冲处理的核心部分，通过施密特反向器整形和D触发器实现方向信号的产生。然而，编码器信号在传输过程中会受到电磁干扰和机械震动的影响，产生毛刺，这可能导致电机速度控制不稳定。为解决这个问题，作者在鉴相电路的输入端添加滤波电容以减少尖峰干扰，同时在输出端加入电容滤除瞬时尖峰，电源输入端采用LC吸波电路来消除电源干扰。这种改进有助于提高系统的抗干扰能力，但滤波电容可能会限制高频脉冲，导致在高速旋转时，编码器信号会发生变形，可能导致鉴相失效。 多传感器定位技术是关键，如陀螺仪和码盘用于实时计算机器人位置，光纤传感器则通过场地的白线信息进行坐标校准，确保在实际对抗中，定位误差保持在较低水平。路径控制采用闭环策略，将路径分解为直线和圆弧，分别进行精确控制，确保机器人沿着预设路径移动。 路径规划方面，作者研发了一种基于启发式深度搜索和曲线拟合的算法，使得机器人能够自主规划路径并避开障碍物。计算机视觉技术在机器人避障和目标检测中扮演重要角色，通过稳定的色彩空间变换、目标尺寸信息以及Canny算子的边缘检测，机器人能够准确地定位白块和识别复杂背景中的障碍。 这篇北京科技大学的本科生毕业设计论文不仅提供了关于自主移动机器人电气控制系统的设计和实现的具体方法，还展示了多传感器信息融合、路径规划、避障以及计算机视觉技术的应用，为相关领域的研究和技术积累提供了有价值的参考。关键词包括自主移动机器人、路径规划与避障、计算机视觉、多传感器融合以及轨迹跟踪。