隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展,人們的平均壽命迅速提高,但人口出生率卻不斷下降,人口結(jié)構(gòu)老齡化現(xiàn)象嚴(yán)重�，F(xiàn)今中國(guó)還沒有完全實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè),大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是解決人口老齡化下勞動(dòng)力不足問題的一種有效解決方案。目前市場(chǎng)上在用的機(jī)器人大部分為工業(yè)機(jī)器人,隨著機(jī)器人研究工作的深入以及人們對(duì)機(jī)器人功能需求的不斷提高,國(guó)內(nèi)外公司與研究機(jī)構(gòu)紛紛對(duì)服務(wù)機(jī)器人展開研發(fā)。本論文針對(duì)機(jī)器人在家庭場(chǎng)景下的應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了一款基于嵌入式GPU的家庭服務(wù)機(jī)器人軟件,該軟件具有定位導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別與測(cè)量以及人機(jī)交互等功能,具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。論文的主要工作和成果如下:（1）分析家庭服務(wù)機(jī)器人軟件的功能與性能需求,選用Turtlebot移動(dòng)平臺(tái)與Nvidia TX2嵌入式GPU開發(fā)板作為硬件開發(fā)平臺(tái);考慮到機(jī)器人軟件中多傳感器數(shù)據(jù)采集和運(yùn)動(dòng)控制等模塊的實(shí)現(xiàn),選用機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS作為軟件開發(fā)平臺(tái);搭建軟硬件開發(fā)環(huán)境,并給出了基于ROS的軟件總體設(shè)計(jì)。（2）定位導(dǎo)航模塊研發(fā)。通過對(duì)比當(dāng)前主流SLAM建圖算法的優(yōu)缺點(diǎn),選擇適用于家庭環(huán)境的GMapping算法作為建圖算法,并采用AMCL算法進(jìn)行機(jī)器人的定位。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

JetsonTX2開發(fā)板Figure2-1.JetsonTX2developmentkit

基于嵌入式GPU的家庭服務(wù)機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)15①在Linux操作系統(tǒng)下，ROS的開發(fā)環(huán)境搭建較為方便；②JetsonTX2的官方發(fā)行版基于Ubuntu16.04。Ubuntu16.04下的ROSKinetic發(fā)行版本位于ROS的長(zhǎng)期支持名單內(nèi)；③在Ubuntu16.04上進(jìn)行ROS研發(fā)的學(xué)者眾多，該平臺(tái)上ROS的軟件功能包發(fā)行數(shù)量最多；④ROS只針對(duì)Debian與RPM系列的Linux發(fā)行版本進(jìn)行二進(jìn)制包分發(fā)，在其他Linux發(fā)行版本上，ROS需要自己編譯，編譯安裝過程會(huì)十分耗時(shí)還會(huì)出現(xiàn)依賴庫的ABI不兼容問題；因此本論文最終選用通過使用JetPack3.2刷入U(xiǎn)buntu16.04系統(tǒng)，然后安裝ROSKinetic來完成ROS開發(fā)環(huán)境的搭建。另外，由于選用了IntelRealSense系列深度相機(jī)，還需要要安裝IntelRealSense相機(jī)驅(qū)動(dòng)以及相關(guān)ROS功能包。圖2-3JetPackL4T3.2組件管理界面Figure2-3.JetPackL4T3.2componentsmanageinterface(1)JetPack軟件安裝由于JetsonTX2開發(fā)板默認(rèn)安裝的是一個(gè)純凈的Ubuntu14.04版本，并不具備軟件所需的開發(fā)環(huán)境且該版本號(hào)過低，已經(jīng)不在ROS的長(zhǎng)期支持系列中，所以在拿到該開發(fā)板時(shí)，首先需要從官網(wǎng)中下載刷機(jī)套件，升級(jí)JetsonTX2的Ubuntu版本至16.04。在升級(jí)過程中，應(yīng)當(dāng)選擇軟件開發(fā)過程中所需要的功能包，如CUDA、cuDNN等。本論文使用了JetPack3.2刷機(jī)套件進(jìn)行JetsonTX2的刷機(jī)工作，具體步驟如下：①在裝有Ubuntu的臺(tái)式機(jī)或筆記本上下載JetPack-L4T3-2.run這一刷機(jī)套件執(zhí)行文件，并賦予該文件執(zhí)行權(quán)限；②在命令行執(zhí)行文件后，會(huì)出現(xiàn)名為JetPackL4T3.2ComponentsManage

基于嵌入式GPU的家庭服務(wù)機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)21SLAM的可靠性會(huì)受到影響，會(huì)出現(xiàn)視覺特征的提取與匹配復(fù)雜度高，運(yùn)算復(fù)雜度大等問題。因此本論文選用了可靠性更高、技術(shù)更為成熟、計(jì)算量更少的激光雷達(dá)建圖法。表3-1是激光雷達(dá)建圖與視覺建圖的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。表3-1激光雷達(dá)建圖與視覺建圖優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比Table3-1.Comparisonofadvantagesanddisadvantagesbetweenlaserradarmappingandvisualmapping優(yōu)/劣勢(shì)激光雷達(dá)建圖視覺建圖優(yōu)可靠性高，技術(shù)成熟結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方式多元建圖直觀，精度高無傳感器探測(cè)距離限制，成本低地圖可用于路徑規(guī)劃可提取大量語義信息劣受雷達(dá)探測(cè)范圍限制環(huán)境光照變化劇烈時(shí)可靠性不高安裝有結(jié)構(gòu)要求運(yùn)算負(fù)荷大，構(gòu)建的地圖本身難以直接用于路徑規(guī)劃與導(dǎo)航地圖缺乏深層次語義信息算法效率有待提高，地圖構(gòu)建時(shí)會(huì)存在累計(jì)誤差圖3-1室內(nèi)環(huán)境建圖結(jié)果Figure3-1.IndoorenvironmentmappingresultsROS框架中，已有軟件包實(shí)現(xiàn)了三種激光雷達(dá)建圖方法：GMapping、HectorSLAM與Cartographer。其中GMapping基于里程計(jì)與激光雷達(dá)信息，可以在室內(nèi)小場(chǎng)景情形下時(shí)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的地圖構(gòu)建，并且該算法計(jì)算量較小且精度高。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3289801