目标跟踪机器人算法研究

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目标跟踪机器人算法研究

杜治君 陈姗姗 李波波 中国矿业大学信电学院 221006

超声波目标定位算法:

如图1,在二维坐标系X—Y中,发射器O发射超声波,经过目标

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体C反射后传播到接收器A和接收器B。设:

角度为目标体与小车正前方向的夹角。其中,d的长度为定值,一般为10cm到20cm。a+x和b+x的值由超声波传感器测出;目标体与超声波传感器的距离x和方位角的计算如下:

目标跟踪算法:

当探测出目标物体不在小车的正前方时,改变左右轮之间的速度差,使机器人以一定的半径转弯,直到目标体处在正前方位置时才直线前行。目标体偏离机器人正前方向的角度

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越大,转弯半径

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越大。当机器人与目标体之间的距离大于给定距离时,加大;否

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则,减小

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。由运动模型分析可知,对转弯半径

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节是通过改变左右轮线速度

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和来实现的,

和车速

的调

即:

由余弦公式得:

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(1)

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(2)

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,结合式(2)得:

(7)

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微控制器实时计算目标体的方位信息,据此计算转弯半径

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和车速

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,再由方程组(7)计算左右轮速度

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和,最后输出相应的信号控制左右轮的驱动电机,从而实现目标跟踪。

结束语:

(3)

本文研究了超声波定位算法及差分驱动机器人运动学模型,并提出了目标定位算法。该算法在实际中成功应用,目标跟踪效果良好。

计算易得:

运动学模型分析:

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图2

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如图2,L为左轮,R为右轮,M为LR的中点。设左轮的线速度为

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,右轮的线速度为

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度为

角速度为

(5)

为左右轮之间的距离,用M点的位置

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的圆周运动。M点的线速

代表小车的位置。小车绕O点做半径为

(4)

参考文献:

《机器人》 王天然 化学工业出版社.

机器人采用双轮差分驱动(即:两个驱动轮,一个万向轮)。

转弯半径 (6)

241

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