【摘要】：室內(nèi)服務(wù)機器人行業(yè)飛速發(fā)展,對室內(nèi)服務(wù)機器人的需求也與日俱增。室內(nèi)服務(wù)機器人不僅需要具備識別環(huán)境信息的能力,還需要具備在環(huán)境中導(dǎo)航與避障的能力,并廣泛應(yīng)用于不同場景中。目前,科研機構(gòu)和生產(chǎn)公司都對機器人導(dǎo)航中的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究。機器人導(dǎo)航技術(shù)主要包括環(huán)境地圖的構(gòu)建、機器人定位和環(huán)境中的路徑規(guī)劃。通過這些技術(shù),機器人在未知環(huán)境中構(gòu)建地圖,在已構(gòu)建完成的地圖上進行路徑規(guī)劃與避開障礙物,最終到達目標點。由于室內(nèi)服務(wù)機器人應(yīng)用場景不同,對機器人的導(dǎo)航要求也不同。本文服務(wù)機器人的應(yīng)用場景是室內(nèi)辦公環(huán)境,在不同辦公室間運送文件等相對繁瑣的工作,并在運送過程中避開行人和障礙物。針對這些應(yīng)用場景,分析現(xiàn)有導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ),對當(dāng)前導(dǎo)航方法做出改進,設(shè)計了基于激光雷達的室內(nèi)服務(wù)機器人導(dǎo)航系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容如下:1.在機器人自主導(dǎo)航的相關(guān)理論中,傳感器數(shù)據(jù)的準確性對機器人的自主導(dǎo)航至關(guān)重要。但機器人在運動過程中,激光數(shù)據(jù)會產(chǎn)生運動畸變,影響機器人自主導(dǎo)航的效果。本文中采用里程數(shù)據(jù)校正激光數(shù)據(jù),去除運動畸變,提高傳感器數(shù)據(jù)表達環(huán)境的精確程度,是后續(xù)機器人導(dǎo)航的基礎(chǔ)。2.針對粒子濾波算法的同時定位與建圖(SLAM)方案存在粒子枯竭、估計精度差等問題,提出改進重采樣方法的粒子濾波算法,在提高粒子多樣性同時,提升位姿估計的精度。通過一維非線性跟蹤(UNG)和二維純角度跟蹤(BOT)模型的仿真結(jié)果驗證了算法的有效性,在導(dǎo)航系統(tǒng)中基于本算法有效構(gòu)建了環(huán)境地圖。3.由于現(xiàn)有的避障算法無法避開近距離障礙物,提出了改進動態(tài)窗口法(DWA)的主動避障算法。根據(jù)速度對應(yīng)模擬路徑的評分,選取適當(dāng)?shù)穆窂�。�?dāng)與障礙物距離過小時,先執(zhí)行后退命令,再重新規(guī)劃到目標點的路徑,最終達到當(dāng)機器人距離障礙物過近時,有效避開障礙物且重現(xiàn)規(guī)劃路徑的效果。并在實際場景中驗證算法的有效性。4.針對本文對機器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的功能需求,結(jié)合激光SLAM模塊、定位模塊與導(dǎo)航模塊,設(shè)計與實現(xiàn)了基于激光的室內(nèi)服務(wù)機器人導(dǎo)航系統(tǒng),在該系統(tǒng)上測試與驗證改進算法的有效性。
【圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文內(nèi)服務(wù)機器人研究現(xiàn)狀內(nèi)服務(wù)機器人作為服務(wù)機器人中的其中一種，在人類的生產(chǎn)和生活要的作用。在過去的幾十年間機器人相關(guān)方面的研究發(fā)展迅速。國究機構(gòu)研制出具有自主特色的室內(nèi)服務(wù)機器人。早在 年，美國就研制出世界上首臺自主移動機器人Shakey]如圖 - 。 攜帶測距儀等多個傳感器，能實現(xiàn)基本的感知、運動規(guī)劃和控制功能。ostitech如圖 - 是由韓國 1 電信與 公司共同合作研發(fā)的檢測出危險的情況并發(fā)送報警信息。 年，日本索尼公司推出第機器人AIBO如圖 - ，到目前為止，共發(fā)行五代。 配置魚眼傳感器，具有深度學(xué)習(xí)能力，隨著深入學(xué)習(xí)能夠更好地完成陪伴娛年iRobot 公司推出Roomba900系列家用吸塵機器人如圖 - 。該感器、超聲波傳感器、懸崖傳感器等，首次采用視覺定位系統(tǒng)，實圖，，更好地完成清潔任務(wù)。

機器人AIBO如圖 - ，到目前為止，共發(fā)行五代。 配置魚眼傳感器，具有深度學(xué)習(xí)能力，隨著深入學(xué)習(xí)能夠更好地完成陪伴娛年iRobot 公司推出Roomba900系列家用吸塵機器人如圖 - 。該感器、超聲波傳感器、懸崖傳感器等，首次采用視覺定位系統(tǒng)，實圖，更好地完成清潔任務(wù)。圖 - 機器人 shakey 圖 - 保安機器人 ostitech
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(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】

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本文編號：2669909