移动机器人算法验证的系统设计研究

王雪 苏勃赫 张文瑞 杨兴旺 王树伟

摘要：移动机器人算法研究目前在Matlab编写算法上和仿真性能上仍然存在一定问题，因此需要设计移动机器人算法验证的系统。本文首先对启动机器人算法验证所存在的问题进行了概括性阐述，接着重点讨论了移动机器人算法验证的系统设计路径，保证系统的稳定性，提高移动机器人算法水平。

关键词：移动机器人;算法验证;系统设计

引言：

移动机器人可以自动执行各项工作，能够一定程度上解放人力成本，提高工作水平，在多个领域都有应用。但目前移动机器人算法的编写仍然会出现漏洞，不利于移动机器人的正常应用，很容易影响各个领域的工作效率。因此需要对应机器人算法验证的系统进行设计，保证算法的准确性。

1.移动机器人技术现存问题概览

智能移动机器人具有环境感知、行动规划与决策、行为执行与控制等多种功能，集传感技术、计算机工程、信息处理技术等多种技术于一身，在工业、农业、服务业、国防工作等等当中都有一定的应用。Matlab作为一种较为先进的数学计算工具，在移動机器人的算法、模型实验和科学计算当中均有应用，但在实际操作过程中，该工具仍然存在部分问题。首先，移动机器人根据设计条件和功能需求的变化，接口也会发生变化，一般会采用线缆连接或WiFi连接的方式解决控制器接口不一致的问题，但线缆连接不适合机器人的移动，WiFi连接的稳定性又比较差，且传输协议相对复杂，不利于实时控制算法性能。其次目前移动机器人的无线监控系统仍然有待完善，嵌入式系统与接口的通信协议仍然需要优化处理，否则会造成算法结果不准确、监控工作实时性差等问题。移动机器人技术的现存问题往往会导致Matlab得不到充分的应用，同时还会导致移动机器人的算法状况得不到及时有效的监督，影响移动机器人的正常运行。

2.移动机器人算法验证系统设计方式

2.1无线智能监控系统构建

无线智能监控系统需要做到符合信息传输协议，并解决传统无线连接当中的智能监控系统不够稳定的问题，保证移动机器人算法可以时刻受到监控且不耽误数据获取工作的进行。因此可以在移动机器人的无线智能监控系统构建中使用意法半导体STM32单机片作为控制器，同时充分利用Matlab中的相关工具箱进行上位机软件开发，做好上位机与移动机器人之间的连接协调，其主要设计原理为解决移动机器人的控制端口问题，以达到提高传输效率的目的。在进行移动机器无线智能监控系统的具体构建时，要注意考虑到移动机器人的接口设计，使用合适的脚本、函数与模型，保证算法结果传输过程符合传输协议，最终保证计算结果可以顺利进入移动机器人端，Matlab中的软件接收到移动机器人所传输的数据后可以对其进行新一步处理。STM32单机片和Matlab工具箱的使用可以加快移动机器人控制端口的识别效率，实现无线通信的高效建立，极大程度地解决了算法结果传输不及时、准确性不高的问题，具有重要的意义。

2.2嵌入式系统设计

嵌入式系统设计又分为嵌入式硬件设计和嵌入式软件设计，需要满足移动机器人在活动过程中通信的时效性和准确性，同时其体积较小的特点也可以满足移动机器人系统频繁活动的要求，解决移动机器人接口不同的问题。在进入嵌入式硬件设计工作时，一般要在计算机端和移动机器人端同时使用ARMCor-tex-M3内核单片机，作微控制器用，同时还要配合无线收发器和相应的手法模块完成数据的收取和发送。在该内核单机片的使用情况下，信息传输距离最大可达2km，对于工作环境主要在室内的移动机器人来说绰绰有余;且通信效率也很高，在通信范围内最高可达每秒4M，使移动机器人可以进行一些大体积数据的传输。该类硬件可以在移动机器人上固定，自行选择供电方式，使用方法十分灵活。嵌入式软件的主要功能则是要做好无线模块与上位机之间的数据往来管理，可以直接使用STM32数据帧的直接存储器进行数据提取，使数据提取工作不经过CPU，有效减少CPU的工作量。STM32还需要对数据传输系统的运行进行实时监测，保证通信的顺利进行。

2.3上位机软件设计

上位机软件的设计可以使用多种手段进行，例如C++、C#、VB等等，既可以在集成开发环境中进行，也可以使用组态软件配置中进行，但无论以何种方式进行设计，都无法直接使用Matlab中的脚本，因此最方面的方法还是在Matlab中的GUI集成工具箱中进行上位机软件设计。在使用GUI工具箱进行上位机软件设计时，要保证软件界面布局合理，方便进行操作，例如在进行数据手法和解析模块的设计时，要注意缓冲区数据的显示方式，方便数据终端的读取。要做好串口参数设置模块、数据收发解析模块、外部算法接口模块、绘图与数据的保存模块之间的调节工作，使每个模块都能发挥出最大功能，且每个模块工作的质量都有所保证。最后还要注意在设计之后要进行实际操作检验，保证上位机软件能够正常运行。

3.结语

综上所述，在进行移动机器人算法验证的系统设计时，要尤其注意优化移动机器人端与上位机端之间的信息传输路径，同时还要优化好配套的检测系统和操作系统，以提高移动机器人算法验证的质量，保证移动机器人可以正常运行，进而提高移动机器人的技术水平，促进各个工作行业的发展和进步。

参考文献

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作者简介：

王雪（1996.10—），男，汉族，籍贯：河北衡水人，北华航天工业学院电子与控制工程学院，20级在读研究生，硕士学位，专业：电子信息，研究方向：控制工程.