本科毕业论文-—基于向量场直方图的移动机器人避障方法研究
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【KEYWORDS】mobile robot；LRF；VFH ;differential drive; obstacle avoidance
1概论
1.1课题的目的和意义
移动机器人是美国和苏联在60年代后期，为了探测月球表面，开发成功的。通过在地面的控制，利用美国“探测者”3号成功实施了在月球上挖沟的计划并完成了其它的任务。苏联的“登月者”20号在月球表面成功着陆，控制相关设备在在月球表面钻削岩石，并把岩石样品装进设备带回实验室。日本早稻田大学于70年代初期开发出和人类相似的两足行走机器人。随着原子能利用和海洋开发的发展，极限作业机器人和水下机器人也得到了迅速发展。在人们的日常生活中，机器人也开始得到使用并引起人们的高度关注。尤其在危险、恶劣的环境中可以用机器人代替人工操作而减少人力和物力资源损失。
本课题的主要任务与目标是在Robotic Studio仿真系统中建立差分驱动轮式移动机器人的仿真环境，根据激光测距仪的障碍物距离信息，使用向量场直方图法（VFH）设计合适的机器人避障方法，使移动机器人能够无碰撞地通过障碍区。主要任务和目标：
1、学习和了解Robotic Studio仿真系统，掌握建立机器人仿真环境和编程控制机器人的基本方法；2、学习和了解差分驱动轮式移动机器人的基本运动控制方式；
【关键词】移动机器人；激光测距仪；向量场直方图；差分驱动；避障
STUDY OF OBSTACLE AVOIDANCE FORTHEMOBILEROBOT BASED ON VECTOR FIELD HISTOGRAM
Abstract
【ABSTRACT】Mobile robotsare widely used in industrial production and manufacturing，especially in dangerous and harsh environments they can replace manual operations to reduce losses.Obstacle avoidancetechnology plays a vital role in thedevelopment of mobile robot , There are many ways about obstacle avoidance, this article is the obstacle avoidance method for mobile robot based on the vector field histogram.If the given value is too large or too small the robot can not go through obstacles safely using traditional vector field histogram method. Basing on the VFH, firstly ,determining a range of safe driving use the data from laser range finders.Then changing the given value automatically and choosing the optimal value , finally using thedifferential drivecontrol method make the robot avoid obstacles successfully.And make it come ture in theRobotic Studiosimulated system.
本科毕业设计（论文）
题目：（中文）基于向量场直方图的移动机器人避障方法研究
（英文）STUDY OF OBSTACLE AVOIDANCE FORTHEMOBILE ROBOT BASEDONVECTOR FIELD HISTOGRAM
诚 信 承 诺
我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《基于向量场直方图的移动机器人避障方法研究》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：
年 月 日
摘 要
【摘要】移动机器人广泛应用于工业生产加工制造中，尤其在危险和恶劣的环境中可以用机器人代替人工操作减少损失。避障技术在移动机器人的发展中起着至关重要的作用，避障方法有很多种，本文是基于向量场直方图的移动机器人避障方法。由于传统的向量场直方图法在给定值太大或太小时都无法安全避障，本文在此基础上，利用激光测距仪所或得的数据首先确定一个可以安全行驶的范围，然后通过算法自动的改变给定值的大小，最终选择最优给定值，通过差分驱动控制使机器人安全避障。并在Robotic Studio仿真系统中建立场景和编程来实现。
避障在移动机器人的发展中起着举足轻重的作用。由于传感器所获得的数据的安全性、连续性、可靠性等不是太完美，并且移动机器人对周围的环境感知能力不理想。因此怎样才能够使得机器人安全的避过障碍物而到达指定目的地越来越引起人们的关注。现在有很多移动机器人的避障法，比如势场法、边沿检测法等。
1.2ຫໍສະໝຸດ Baidu题的主要研究内容
3、学习和了解激光传感器的工作原理和方式，能够根据激光数据获取周边障碍物的距离信息；
4、学习和掌握向量场直方图法（VFH），设计合理的避障控制算法；
5、根据激光传感器检测到的距离信息，在仿真系统中编程实现移动机器人无碰撞地通过障碍区
2
2．1激光测距仪LMS 200基本工作原理
LMS200实物如图2-1，它采用红外线激光光束，优点是不需要接触被测量物体的表面并且物体的形状和颜色都没有要求，不需要反射片或是另一接收器而可以直接接收反射回来的信号。它的最小测量距离是0m，最大测量距离是80 m，有100°和180°两种角度范围模式可供选择，长度误差小于10 mm，角度误差小于0. 5°。障碍物的尺寸、形状能够被迅速获得，这些对于生成环境地图和机器人定位都是非常有利的。
1概论
1.1课题的目的和意义
移动机器人是美国和苏联在60年代后期，为了探测月球表面，开发成功的。通过在地面的控制，利用美国“探测者”3号成功实施了在月球上挖沟的计划并完成了其它的任务。苏联的“登月者”20号在月球表面成功着陆，控制相关设备在在月球表面钻削岩石，并把岩石样品装进设备带回实验室。日本早稻田大学于70年代初期开发出和人类相似的两足行走机器人。随着原子能利用和海洋开发的发展，极限作业机器人和水下机器人也得到了迅速发展。在人们的日常生活中，机器人也开始得到使用并引起人们的高度关注。尤其在危险、恶劣的环境中可以用机器人代替人工操作而减少人力和物力资源损失。
本课题的主要任务与目标是在Robotic Studio仿真系统中建立差分驱动轮式移动机器人的仿真环境，根据激光测距仪的障碍物距离信息，使用向量场直方图法（VFH）设计合适的机器人避障方法，使移动机器人能够无碰撞地通过障碍区。主要任务和目标：
1、学习和了解Robotic Studio仿真系统，掌握建立机器人仿真环境和编程控制机器人的基本方法；2、学习和了解差分驱动轮式移动机器人的基本运动控制方式；
【关键词】移动机器人；激光测距仪；向量场直方图；差分驱动；避障
STUDY OF OBSTACLE AVOIDANCE FORTHEMOBILEROBOT BASED ON VECTOR FIELD HISTOGRAM
Abstract
【ABSTRACT】Mobile robotsare widely used in industrial production and manufacturing，especially in dangerous and harsh environments they can replace manual operations to reduce losses.Obstacle avoidancetechnology plays a vital role in thedevelopment of mobile robot , There are many ways about obstacle avoidance, this article is the obstacle avoidance method for mobile robot based on the vector field histogram.If the given value is too large or too small the robot can not go through obstacles safely using traditional vector field histogram method. Basing on the VFH, firstly ,determining a range of safe driving use the data from laser range finders.Then changing the given value automatically and choosing the optimal value , finally using thedifferential drivecontrol method make the robot avoid obstacles successfully.And make it come ture in theRobotic Studiosimulated system.
本科毕业设计（论文）
题目：（中文）基于向量场直方图的移动机器人避障方法研究
（英文）STUDY OF OBSTACLE AVOIDANCE FORTHEMOBILE ROBOT BASEDONVECTOR FIELD HISTOGRAM
诚 信 承 诺
我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《基于向量场直方图的移动机器人避障方法研究》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：
年 月 日
摘 要
【摘要】移动机器人广泛应用于工业生产加工制造中，尤其在危险和恶劣的环境中可以用机器人代替人工操作减少损失。避障技术在移动机器人的发展中起着至关重要的作用，避障方法有很多种，本文是基于向量场直方图的移动机器人避障方法。由于传统的向量场直方图法在给定值太大或太小时都无法安全避障，本文在此基础上，利用激光测距仪所或得的数据首先确定一个可以安全行驶的范围，然后通过算法自动的改变给定值的大小，最终选择最优给定值，通过差分驱动控制使机器人安全避障。并在Robotic Studio仿真系统中建立场景和编程来实现。
避障在移动机器人的发展中起着举足轻重的作用。由于传感器所获得的数据的安全性、连续性、可靠性等不是太完美，并且移动机器人对周围的环境感知能力不理想。因此怎样才能够使得机器人安全的避过障碍物而到达指定目的地越来越引起人们的关注。现在有很多移动机器人的避障法，比如势场法、边沿检测法等。
1.2ຫໍສະໝຸດ Baidu题的主要研究内容
3、学习和了解激光传感器的工作原理和方式，能够根据激光数据获取周边障碍物的距离信息；
4、学习和掌握向量场直方图法（VFH），设计合理的避障控制算法；
5、根据激光传感器检测到的距离信息，在仿真系统中编程实现移动机器人无碰撞地通过障碍区
2
2．1激光测距仪LMS 200基本工作原理
LMS200实物如图2-1，它采用红外线激光光束，优点是不需要接触被测量物体的表面并且物体的形状和颜色都没有要求，不需要反射片或是另一接收器而可以直接接收反射回来的信号。它的最小测量距离是0m，最大测量距离是80 m，有100°和180°两种角度范围模式可供选择，长度误差小于10 mm，角度误差小于0. 5°。障碍物的尺寸、形状能够被迅速获得，这些对于生成环境地图和机器人定位都是非常有利的。