基于模糊控制的机器人寻线控制系统改进设计

1 引言
自主式移动机器人集机械、电子、检测技术与智能控制于一体IlJ。是目前国际机器人研究的热点。基于移动速度和方向易于控制，轮式移动机器人是最为常见的移动机器人。移动机器人研究的重要课题就是：机器人向目标方向移动中，能够自动按照地面的导引线到达某一标志物并完成相应动作。针对这一课题近年来电子竞赛中都有机器人自动寻导引线行走的题目翻。这也是移动机器人的标准问题之一，是解决移动机器人在自由环境自主行动的基础。
以前寻线机器人设计中，其寻线控制系统一般采用如下方式：寻线传感器信号直接输入至控制器判断是否偏离导引线，通过控制左右驱动轮的转速差调整机器人在引导线上的位置，这种方法控制实现简单，但机器人在引导线上将“摇摆”前进，针对传统寻线系统这一缺点，基于模糊控制思想，这里设计一种新型基于多传感器信息融合的寻线控制系统，使寻线机器人可以平稳地按照引导线行走。

2 传感器结构
寻线传感器技术主要是利用黑白两种颜色对光的反射程度不同，采用发光二极管和光电三极管组成反射式传感器检测黑色导引线信息。本文用反射式光电传感器TCRT5000组成寻线传感器模块，其应用电路如图1所示。

改进寻线控制系统主要是对传感器模块的结构以及安装形式相应调整。传统的寻线传感器一般由3路或4路反射式光电传感器组成，结构简单，但对导引线信息量获取不足。该寻线传感器模块采用8路反射式光电传感器，车体前端和后端各装一个传感器模块。

3 模糊控制系统设计
模糊推理是对人脑逻辑推理能力的一种近似模拟，它首先通过模糊集和隶属度函数来描述某事件或现象的模糊性以及不确定性，然后利用领域专家的知识建立模糊规则，通过各种模糊算子进行模糊运算，得出相应的模糊结论，从而实现模糊推理系统的输入和输出之间的非线性映射，所以模糊推理实际上是一种不确定的近似推理。利用模糊推理多传感器信息融合的基本步骤如下：
(1)传感器选择根据实际需要，选取适当传感器进行检测，获取研究对象的有关信息，并对其信息进行预处理。
(2)模糊推理系统设计此环节包括模糊隶属函数和模糊推理规则的确定。按照各种隶属函数的确定方法，用模糊集和隶属函数描述传感器信息；针对具体问题，利用专家的领域知识和经验确定模糊推理规则。
(3)模糊推理 通过各种模糊逻辑算子，计算每一条规则的结论，其中每条结论代表规则前件对规则的满足程度。