基于模糊控制的機器人尋線控制系統(tǒng)改進設(shè)計

1 引言
自主式移動機器人集機械、電子、檢測技術(shù)與智能控制于一體IlJ。是目前國際機器人研究的熱點。基于移動速度和方向易于控制，輪式移動機器人是最為常見的移動機器人。移動機器人研究的重要課題就是：機器人向目標方向移動中，能夠自動按照地面的導(dǎo)引線到達某一標志物并完成相應(yīng)動作。針對這一課題近年來電子競賽中都有機器人自動尋導(dǎo)引線行走的題目翻。這也是移動機器人的標準問題之一，是解決移動機器人在自由環(huán)境自主行動的基礎(chǔ)。
以前尋線機器人設(shè)計中，其尋線控制系統(tǒng)一般采用如下方式：尋線傳感器信號直接輸入至控制器判斷是否偏離導(dǎo)引線，通過控制左右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速差調(diào)整機器人在引導(dǎo)線上的位置，這種方法控制實現(xiàn)簡單，但機器人在引導(dǎo)線上將“搖擺”前進，針對傳統(tǒng)尋線系統(tǒng)這一缺點，基于模糊控制思想，這里設(shè)計一種新型基于多傳感器信息融合的尋線控制系統(tǒng)，使尋線機器人可以平穩(wěn)地按照引導(dǎo)線行走。

2 傳感器結(jié)構(gòu)
尋線傳感器技術(shù)主要是利用黑白兩種顏色對光的反射程度不同，采用發(fā)光二極管和光電三極管組成反射式傳感器檢測黑色導(dǎo)引線信息。本文用反射式光電傳感器TCRT5000組成尋線傳感器模塊，其應(yīng)用電路如圖1所示。

改進尋線控制系統(tǒng)主要是對傳感器模塊的結(jié)構(gòu)以及安裝形式相應(yīng)調(diào)整。傳統(tǒng)的尋線傳感器一般由3路或4路反射式光電傳感器組成，結(jié)構(gòu)簡單，但對導(dǎo)引線信息量獲取不足。該尋線傳感器模塊采用8路反射式光電傳感器，車體前端和后端各裝一個傳感器模塊。

3 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計
模糊推理是對人腦邏輯推理能力的一種近似模擬，它首先通過模糊集和隸屬度函數(shù)來描述某事件或現(xiàn)象的模糊性以及不確定性，然后利用領(lǐng)域?qū)＜业闹R建立模糊規(guī)則，通過各種模糊算子進行模糊運算，得出相應(yīng)的模糊結(jié)論，從而實現(xiàn)模糊推理系統(tǒng)的輸入和輸出之間的非線性映射，所以模糊推理實際上是一種不確定的近似推理。利用模糊推理多傳感器信息融合的基本步驟如下：
(1)傳感器選擇根據(jù)實際需要，選取適當傳感器進行檢測，獲取研究對象的有關(guān)信息，并對其信息進行預(yù)處理。
(2)模糊推理系統(tǒng)設(shè)計此環(huán)節(jié)包括模糊隸屬函數(shù)和模糊推理規(guī)則的確定。按照各種隸屬函數(shù)的確定方法，用模糊集和隸屬函數(shù)描述傳感器信息；針對具體問題，利用專家的領(lǐng)域知識和經(jīng)驗確定模糊推理規(guī)則。
(3)模糊推理 通過各種模糊邏輯算子，計算每一條規(guī)則的結(jié)論，其中每條結(jié)論代表規(guī)則前件對規(guī)則的滿足程度。