【摘要】：SLAM與定位導(dǎo)航技術(shù)是機器人智能化的關(guān)鍵技術(shù),本論文主要針對AGV機器人在未知環(huán)境中的SLAM及定位導(dǎo)航做研究。論文的實驗平臺采用移動機器人Turtlebot作為AGV的本體,采用RPLIDAR激光傳感器作為外部環(huán)境感知傳感器,機器人驅(qū)動輪的編碼器(里程計)作為內(nèi)部傳感器。在ROS(Robot Operating System)平臺上搭建實驗框架,并對不同的SLAM與定位導(dǎo)航算法做仿真和驗證。本文主要工作如下:首先,介紹基于ROS框架的AGV機器人硬件平臺和軟件平臺,分析了機器人的系統(tǒng)模型,包括坐標(biāo)系模型、運動模型和激光傳感器模型等;對SLAM理論背景進行闡述,并通過Matlab仿真來驗證粒子濾波算法比擴展卡爾曼濾波算法有著更好的魯棒性和準(zhǔn)確性,能夠更好的適應(yīng)非線性系統(tǒng),適用于機器人的定位。然后,對AGV機器人的SLAM方法進行研究,研究基于Rao-Blackwellized粒子濾波的FastSLAM方法和基于掃描匹配的Hector SLAM方法。針對算法的不足,本文提出了改進的RBPF-SLAM方法:在運用里程計的基礎(chǔ)上,結(jié)合RPLIDAR激光測量及其不確定性來更新、調(diào)節(jié)粒子的權(quán)重,并采用自適應(yīng)重采樣,使用更新后的粒子來做定位估計。在非結(jié)構(gòu)化室內(nèi)房間和長走廊環(huán)境進行激光SLAM實驗,實驗結(jié)果表明,改進的RBPF-SLAM算法可以有效減少粒子退化問題,提高定位精度,能夠成功構(gòu)建大范圍二維柵格地圖。最后,針對機器人的定位導(dǎo)航中存在的輪子打滑或者機器人被“綁架”移動等導(dǎo)致里程計不準(zhǔn)確的情況,本文提出了改進的AMCL全局定位算法,融入了PLICP(Point-toLine ICP)的掃描匹配定位實現(xiàn)全局重定位。當(dāng)里程計的定位誤差很大時,利用改進的全局定位PLICP-AMCL作為導(dǎo)航框架的定位輸入,實現(xiàn)機器人導(dǎo)航過程中的位姿估計。實驗結(jié)果證明,改進的定位導(dǎo)航框架使機器人在長距離的定位導(dǎo)航實驗中,能適應(yīng)里程計不準(zhǔn)確的情況,成功到達設(shè)定的目標(biāo)點,魯棒性強。
【圖文】：

是集信息技術(shù)、嵌入式技術(shù)、人工智能等各種技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，它極大地社會的發(fā)展。在當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域中，無論是工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)、物流行業(yè)、家庭，還是在軍事領(lǐng)域、航空航天工程等各個方面，智能移動機器人的身影無處不在，有極大的發(fā)展空間。移動機器人要達到無人工干預(yù)的智能化，其核心技術(shù)都離不開導(dǎo)航技術(shù)。例如，運用在家庭服務(wù)的掃地機器人，運用在工廠企業(yè)的 AGV 叉車機以及倉儲物流 AGV 機器人，都離不開定位導(dǎo)航技術(shù)。如圖 1-1 所示的是典型服務(wù)機器人，“掃地機器人”已迅速滲透到我們的日常生。掃地機器人已經(jīng)在家居領(lǐng)域得到了應(yīng)用，知名度較高的有“科沃斯掃地機器人米家掃地機器人”等。智能掃地機器人，用于家庭地板的智能清潔，機器人通過傳實現(xiàn)障礙物的檢測、順利避障導(dǎo)航，實現(xiàn)無線智能控制，自動回充等。掃地機器人場前景是非常廣闊，但技術(shù)方面也具有極大的挑戰(zhàn)性[3]。智能化的掃地機器人的核術(shù)是室內(nèi)的定位導(dǎo)航，但是，目前的掃地機器人在室內(nèi)定位、路徑規(guī)劃與導(dǎo)航方面術(shù)還有待提升。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 1-2 所示的是 AGV 叉車機器人，叉車主要用于物料搬運。AGV 叉車機器人代人力勞動進行搬運，因此，，能夠在很大程度上降低人力成本，給企業(yè)帶來高效益。目前工廠企業(yè)運用的傳統(tǒng) AGV 叉車的導(dǎo)航大多數(shù)都需要人工進行干預(yù)，搬運效率低，成高。工廠企業(yè)需要逐漸淘汰傳統(tǒng)的 AGV，研發(fā)智能 AGV 機器人，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的業(yè)[4]。傳統(tǒng) AGV 叉車的磁導(dǎo)航靈活度低，適應(yīng)能力差，因此研發(fā)在未知環(huán)境的自主位導(dǎo)航技術(shù)是 AGV 叉車技術(shù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242;TN958.98

【參考文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 黃婷;基于激光雷達和深度相機的AGV自主定位方法研究[D];華南理工大學(xué);2018年

2 戰(zhàn)藝;移動機器人SLAM與路徑規(guī)劃方法研究[D];廣西大學(xué);2016年

3 李昀澤;基于激光雷達的室內(nèi)機器人SLAM研究[D];華南理工大學(xué);2016年

本文編號：2665869