基于模糊控制的機器人尋線(xiàn)控制系統改進(jìn)設計

1 引言
自主式移動(dòng)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(diǎn)。基于移動(dòng)速度和方向易于控制，輪式移動(dòng)機器人是最為常見(jiàn)的移動(dòng)機器人。移動(dòng)機器人研究的重要課題就是：機器人向目標方向移動(dòng)中，能夠自動(dòng)按照地面的導引線(xiàn)到達某一標志物并完成相應動(dòng)作。針對這一課題近年來(lái)電子競賽中都有機器人自動(dòng)尋導引線(xiàn)行走的題目翻。這也是移動(dòng)機器人的標準問(wèn)題之一，是解決移動(dòng)機器人在自由環(huán)境自主行動(dòng)的基礎。
以前尋線(xiàn)機器人設計中，其尋線(xiàn)控制系統一般采用如下方式：尋線(xiàn)傳感器信號直接輸入至控制器判斷是否偏離導引線(xiàn)，通過(guò)控制左右驅動(dòng)輪的轉速差調整機器人在引導線(xiàn)上的位置，這種方法控制實(shí)現簡(jiǎn)單，但機器人在引導線(xiàn)上將“搖擺”前進(jìn)，針對傳統尋線(xiàn)系統這一缺點(diǎn)，基于模糊控制思想，這里設計一種新型基于多傳感器信息融合的尋線(xiàn)控制系統，使尋線(xiàn)機器人可以平穩地按照引導線(xiàn)行走。

2 傳感器結構
尋線(xiàn)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引線(xiàn)信息。本文用反射式光電傳感器TCRT5000組成尋線(xiàn)傳感器模塊，其應用電路如圖1所示。

改進(jìn)尋線(xiàn)控制系統主要是對傳感器模塊的結構以及安裝形式相應調整。傳統的尋線(xiàn)傳感器一般由3路或4路反射式光電傳感器組成，結構簡(jiǎn)單，但對導引線(xiàn)信息量獲取不足。該尋線(xiàn)傳感器模塊采用8路反射式光電傳感器，車(chē)體前端和后端各裝一個(gè)傳感器模塊。

3 模糊控制系統設計
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(guò)模糊集和隸屬度函數來(lái)描述某事件或現象的模糊性以及不確定性，然后利用領(lǐng)域專(zhuān)家的知識建立模糊規則，通過(guò)各種模糊算子進(jìn)行模糊運算，得出相應的模糊結論，從而實(shí)現模糊推理系統的輸入和輸出之間的非線(xiàn)性映射，所以模糊推理實(shí)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)傳感器選擇根據實(shí)際需要，選取適當傳感器進(jìn)行檢測，獲取研究對象的有關(guān)信息，并對其信息進(jìn)行預處理。
(2)模糊推理系統設計此環(huán)節包括模糊隸屬函數和模糊推理規則的確定。按照各種隸屬函數的確定方法，用模糊集和隸屬函數描述傳感器信息；針對具體問(wèn)題，利用專(zhuān)家的領(lǐng)域知識和經(jīng)驗確定模糊推理規則。
(3)模糊推理 通過(guò)各種模糊邏輯算子，計算每一條規則的結論，其中每條結論代表規則前件對規則的滿(mǎn)足程度。