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移动机器人主动嗅觉定位技术的研究起源于上个世纪 90年代欧美和日本一些发达的国家,距今只有十几年的历史,但受到了广大专家和学者的关注。它集成了智能技术﹑传感器及信息处理技术﹑仿生学﹑控制科学、计算机科学﹑流体力学等多种学科的知识。主动嗅觉可以主动对目标化学物质感知并确定其位置,在环境监测﹑灾难营救、危险物品泄漏检测和大型工厂仓库保安等方面具有重要的研究意义和潜在的应用前景。
本文围绕室内环境下移动机器人主动嗅觉定位问题,具体展开了以下几个方面的研究工作:
首先,对国内外主动嗅觉问题的研究现状进行了较为详细的介绍。
其次,根据空气动力学的相关理论,本文针对室内无风和微风的环境,运用FLUENT软件建立了具有湍流动态特性的烟羽模型,分析了烟羽的运动特性。
最后,在高斯烟羽模型下,提出一种将基于进化梯度搜索算法的烟羽跟踪策略与改进的势场栅格算法的避障策略相结合的气味源定位方法,并进行仿真验证其可靠性。在室内微风环境下,从仿生学角度出发,在模仿黄脚胡蜂行为的基础上,将建立的烟羽模型产生的数据与模拟移动机器人相结合,依据烟羽规律提出一种改进的移动机器人气味源定位算法,并采用势场栅格算法的避障策略,进行了气味源搜索及气味源确定的仿真,用仿真实验验证了其可行性和有效性。