为了赋予机器人智能和自主的能力,本文在完成移动机器人机械本体及其控制系统软、硬件设计的基础上,针对超声导航移动机器人相关的几个关键技术:利用超声波测距、简单物体识别,机器人定位,路径规划和多传感器数据融合等进行了研究,具体包括: 第一章,概述了国内外移动机器人领域研究的成果,并对移动机器人领域研究的热点问题进行了分析,提出了本论文的研究内容和各章节的安排。 第二章,在完成移动机器人总体方案设计的基础上,采用变速器结构,以后轮为驱动轮、前轮为导向轮,完成一种三轮移动机器人机械本体设计。同时,针对这种移动机器人的特点,考虑到超声导航技术的应用,采用DSP-TMS320F2812为主控单元,实现该机器人控制系统的软、硬件开发,除对机器人各种运动自动控制外,还具有多路超声波信号发射、接收和分析处理(包括定位、路径规划等)等功能,并具有无线通信的能力。为后续研究提供必要的平台。 第三章,对超声导航移动机器人几个关键技术开展研究。由于本论文的核心思想是利用超声传感器进行前方物体距离、形状和位姿等参量的测量,以实现基于超声的移动机器人环境地图建立、避障和导航。但是,在超声波测距中,由于超声波的传播速度受到环境温度、湿度和风速的影响较大,造成超声测距精度降低。为此,我们提出了基于小波变换的广义自相关声速测量方法,较好地解决了上述问题;另外,通过设计超声传感器组并利用超声波的反射特性,根据镜面反射和成像原理,通过判断反射回波信号时间的差异和计算确定目标物体的曲面半径,实现了对平面、边角和圆柱等简单物体的识别。在此基础上,还就定位、路径规划和多传感器信息融合等方面开展了研究。 第四章,对超声导航移动机器人的系统性能进行评价,开展了移动机器人在走廊和室内环境下的导航试验,证实了本文研究的有效性。 第五章,对全文的工作进行了总结,并对基于超声导航的移动机器人研究领域的一些问题进行了展望。