复杂环境下移动机器人主动嗅觉技术研究-检测技术与自动化装置专业论文.docxVIP

黯 黯摇快民 武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进 行研究所取得的成果。除了文中己经注明引用的内容或属合作研究共 同完成的工作外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写 过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文 中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名: 在主 日期:l . s. v 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它 单位的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论 文的规定，同意学校保留并向有关部门(按照《武汉科技大学关于研究 生学位论文收录工作的规定》执行)送交论文的复印件和电子版本，允 许论文被查阅和借阅，同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校 认可的国家相关数据库进行检索和对外服务。 论文作者签名: 指导教师签名: 日 期: 7/1 j 也立与3 万方数据 万方数据 摘 要 移动机器人主动嗅觉技术是在仿生学的基础上，将自主移动机器人与气体传感 器技术相结合来搜寻气味烟羽、跟踪气味烟羽以及最后确定气味源的过程。相比被 动的嗅觉感知系统，机器人主动嗅觉技术在环境监测、违禁物品的检测、灾后遇难 者的搜救、大型工厂仓库中替代保安的安保巡逻以及危险环境下各类设备的检修等 社会生活方面的应用有效的多。本文主要是针对目前具有广泛研究意义和科研空间 的移动机器人主动嗅觉寻源问题展开的。主要研究内容如下： (1) 对泄漏气体扩散的模拟方法进行了研究，并且对计算流体力学的相关理论 作了详细介绍，通过计算流体力学 CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对本文 所研究的机器人寻源环境进行了仿真实验。 (2) 从烟羽发现、烟羽跟踪与气味源确认三个方面对移动机器人自主嗅觉定位 进行了相关研究。介绍了烟羽发现过程中的 Z 字型有哪些信誉好的足球投注网站策略，外螺旋算法；对进化 梯度算法做了相关分析与改进，提出了本研究的单机器人嗅觉寻源的改进进化梯度 算法来进行烟羽的跟踪；对气味源确认策略条件进行了说明；针对复杂环境中存在 的障碍物，提出采用融合沿墙行为的避障方法。 (3) 通过将流体 CFD 软件与 Matlab 软件相结合来建立移动机器人自主嗅觉定 位仿真的整个实验平台，并在此平台上做了机器人的自主嗅觉寻源的仿真实验，并 对实验结果做了相关的说明与分析。 关键词：复杂环境；湍流；主动嗅觉；计算流体力学软件；移动机器人 I Abstract Mobile robot active olfactory technology is the process combined the autonomous mobile robot technology with the gas sensor technology to search for a odor plume, track the odor plume and declare the source location based on bionics. Compared to the passive olfactory perception systems, robot active olfactory technology is more effective in relevant applications, such as in monitoring environment, detecting contraband goods, searching and rescuing disaster victims, replacing the public security safety’s patrolling in large factory warehouse and maintenance of various types of equipment in hazardous environments, etc. This paper mainly focus on the mobile robot active olfactory sourcing problem which has extensive research significance and space. The main contents are as follows: In this paper, the gas diffusion simulation method is studied, the theory of computational fluid dynamics is introduced, an