本文關(guān)鍵詞：變電站巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 巡檢機(jī)器人 ROS 分層A~*搜索算法 路徑規(guī)劃

【摘要】：隨著電壓等級(jí)的不斷提高,變電站占地面積不斷增大、運(yùn)行環(huán)境更加復(fù)雜,變電站人工巡檢的工作量也在不斷提高。變電站巡檢機(jī)器人能夠部分代替或者完全代替變電站的工人進(jìn)行日常巡檢工作。巡檢機(jī)器人的硬件組成包括機(jī)器人本體、工控機(jī)、GPS接收模塊、數(shù)字電臺(tái)接收模塊、ARM處理器、慣性導(dǎo)航器件(IMU)、無(wú)線路由器、攝像頭以及其他輔助設(shè)備。機(jī)器人本體包括機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、車輪及其驅(qū)動(dòng)等設(shè)備。在機(jī)器人上安裝工控機(jī)以及Ubuntu操作系統(tǒng),并在Ubuntu上裝ROS (Robot Operating System)系統(tǒng)作為整個(gè)巡檢機(jī)器人的中央核心控制平臺(tái)。GPS模塊接收機(jī)器人當(dāng)前坐標(biāo)信息,數(shù)字電臺(tái)模塊接收基準(zhǔn)站信號(hào),IMU采集機(jī)器人當(dāng)前姿態(tài)信息,并將三種信息傳遞給ARM進(jìn)行差分GPS定位計(jì)算及姿態(tài)解算。ARM把計(jì)算好的位置和姿態(tài)通過(guò)串口發(fā)送給工控機(jī),由工控機(jī)上運(yùn)行的分層A*路徑搜索算法決定機(jī)器人的下一個(gè)行動(dòng)目的地。建立自主的分層地圖數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)的基礎(chǔ)。首先將地圖分為高層和底層兩層,根據(jù)道路的寬窄、人車流量、路障數(shù)量等因素確定道路的層級(jí)；其次選定道路的關(guān)鍵點(diǎn),利用差分GPS測(cè)量這些關(guān)鍵點(diǎn)的經(jīng)緯度,建立分層地圖數(shù)據(jù)庫(kù)并存儲(chǔ)在工控機(jī)上；再次編寫程序?qū)崿F(xiàn)分層A*路徑搜索算法,驅(qū)動(dòng)Pioneer3機(jī)器人實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃與導(dǎo)航；最后,選定一個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地測(cè)試,證明系統(tǒng)能夠搜索出最優(yōu)路徑,并能夠驅(qū)動(dòng)Pioneer3機(jī)器人自主導(dǎo)航到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：巡檢機(jī)器人 ROS 分層A~*搜索算法 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM63;TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題的背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 巡檢機(jī)器人系統(tǒng)分析12-16
• 1.3.1 巡檢機(jī)器人的定位方式分析12-13
• 1.3.2 巡檢機(jī)器人地圖系統(tǒng)分析13-14
• 1.3.3 巡檢機(jī)器人路徑搜索分析14-15
• 1.3.4 巡檢機(jī)器人軟硬件分析15
• 1.3.5 巡檢機(jī)器人性能分析15-16
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第2章 路徑搜索方案分析17-26
• 2.1 傳統(tǒng)的最短路徑搜索算法17-21
• 2.1.1 廣度優(yōu)先搜索算法17-19
• 2.1.2 深度優(yōu)先搜索算法19-21
• 2.2 A*搜索算法21-25
• 2.2.1 估價(jià)函數(shù)21-22
• 2.2.2 OPEN表與CLOSED表的實(shí)現(xiàn)22-23
• 2.2.3 估價(jià)函數(shù)的確定23-25
• 2.3 分層A*搜索算法25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 系統(tǒng)分析及總體方案設(shè)計(jì)26-34
• 3.1 系統(tǒng)分析26
• 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)26-31
• 3.2.1 Ubuntu與ROS27
• 3.2.2 ROS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)27-30
• 3.2.3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)30-31
• 3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31-33
• 3.3.1 Pioneer3機(jī)器人平臺(tái)32
• 3.3.2 工控機(jī)平臺(tái)32
• 3.3.3 差分GPS模塊和IMU模塊32-33
• 3.3.4 ARM模塊33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 地圖系統(tǒng)構(gòu)建34-50
• 4.1 地圖的選取34-36
• 4.2 地圖的編碼及數(shù)據(jù)采集36-45
• 4.2.1 地圖的編碼36-37
• 4.2.2 GPS坐標(biāo)采集37-38
• 4.2.3 差分GPS校準(zhǔn)38-42
• 4.2.4 地圖路段長(zhǎng)度的獲取42-45
• 4.3 地圖的分層45-47
• 4.3.1 分層結(jié)構(gòu)45-47
• 4.3.2 分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)47
• 4.4 地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)47-49
• 4.4.1 地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)47-48
• 4.4.2 地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 程序設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)50-71
• 5.1 程序設(shè)計(jì)50-56
• 5.1.1 A*搜索算法程序設(shè)計(jì)50-51
• 5.1.2 分層A*搜索算法程序設(shè)計(jì)51-56
• 5.2 ROS程序設(shè)計(jì)56-59
• 5.2.1 Map_Nav節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.2 Lct_node節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)58
• 5.2.3 Map_search_server節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)58-59
• 5.2.4 RosAria節(jié)點(diǎn)59
• 5.3 搜索實(shí)驗(yàn)59-64
• 5.4 實(shí)物實(shí)驗(yàn)64-70
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置及準(zhǔn)備64-65
• 5.4.2 實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作步驟65-67
• 5.4.3 實(shí)物實(shí)驗(yàn)67-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡小兵,黃席樾;基于蟻群算法的三維空間機(jī)器人路徑規(guī)劃[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年08期

2 黃力;張?jiān)龇?朱亞超;;基于二叉決策的機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2008年03期

3 吳爾輝,沈林成,常文森;基于轉(zhuǎn)移費(fèi)用矩陣的機(jī)器人路徑規(guī)劃方法[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);1997年03期

4 楊麗梅;王海生;蔡長(zhǎng)亮;;基于圖像的自尋跡切割機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[J];硅谷;2013年20期

5 張純剛,席裕庚;全局環(huán)境未知時(shí)基于滾動(dòng)窗口的機(jī)器人路徑規(guī)劃[J];中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2001年01期

6 謝宏斌,劉國(guó)棟,李春光;動(dòng)態(tài)環(huán)境中基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人路徑規(guī)劃的一種新方法[J];江南大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

7 朱明華;王霄;蔡蘭;;機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J];機(jī)床與液壓;2006年03期

8 廖紹輝;張連東;;機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械工程師;2007年07期

9 王宗堯;司應(yīng)濤;國(guó)海濤;;機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的研究現(xiàn)狀與展望[J];淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào);2007年03期

10 李愛(ài)萍;李元宗;;機(jī)器人路徑規(guī)劃方法的研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2009年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 趙凱;王玨;;對(duì)人的適應(yīng)以及在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[A];2001年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2001年

2 楊翊鵬;李少遠(yuǎn);;基于滿意優(yōu)化的視覺(jué)機(jī)器人路徑規(guī)劃[A];第二十一屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2002年

3 陸凱峰;彭力;;基于改進(jìn)蟻群優(yōu)化算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[A];2007中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

4 王奇志;王洪志;;關(guān)于機(jī)器人路徑規(guī)劃三種典型方法的比較與討論[A];2005年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2005年

5 李貽斌;宋勇;榮學(xué)文;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化機(jī)器人路徑規(guī)劃方法[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第一分冊(cè)）[C];2009年

6 宋勇;李貽斌;劉冰;;基于回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人路徑規(guī)劃進(jìn)化算法[A];2009年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（第一分冊(cè)）[C];2009年

7 張純剛;席裕庚;;基于滾動(dòng)窗口的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃[A];2001年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2001年

8 王菁華;崔世鋼;羅云林;;基于Matlab的智能機(jī)器人路徑規(guī)劃仿真[A];'2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 王文;夏耘;;微粒群算法在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（3）[C];2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 邵杰;基于學(xué)習(xí)分類器的多機(jī)器人路徑規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2011年

2 劉傳領(lǐng);基于勢(shì)場(chǎng)法和遺傳算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 向光海;變電站巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2015年

2 孫晴晴;基于人工蜂群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃[D];南京師范大學(xué);2015年

3 竇連航;基于人工蜂群算法的多機(jī)器人路徑規(guī)劃方法研究[D];上海大學(xué);2015年

4 張雷;機(jī)器人路徑規(guī)劃及編隊(duì)問(wèn)題的研究與仿真[D];西南交通大學(xué);2007年

5 劉渝;基于演化博弈的多機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D];武漢工程大學(xué);2012年

6 陳東;機(jī)器人路徑規(guī)劃原理與應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2012年

7 邸建華;用于水下機(jī)器人路徑規(guī)劃的優(yōu)化算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

8 劉京京;多目標(biāo)遺傳優(yōu)化及其在機(jī)器人路徑規(guī)劃中的應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2007年

9 潘遷;基于改進(jìn)蟻群算法的搜救機(jī)器人路徑規(guī)劃[D];武漢理工大學(xué);2012年

10 雷小宇;基于進(jìn)化計(jì)算的多智能體機(jī)器人路徑規(guī)劃研究[D];中南大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1027806