建筑行業(yè)中存在大量需要建筑工人完成的重體力工作,這些工作往往可以通過機器人代替工人完成。與普通服務(wù)型機器人不同的是,建筑機器人的工作性質(zhì)更加復(fù)雜,定位精度要求更高,對系統(tǒng)的可靠性和安全性要求也更高。本文結(jié)合建筑施工的具體要求,設(shè)計并研發(fā)了基于建筑機器人的移動定位系統(tǒng),其主要內(nèi)容如下:1、本文研究了激光雷達的運動畸變產(chǎn)生原因以及畸變校準算法,分析了傳統(tǒng)激光雷達畸變校準算法的缺陷,并在此基礎(chǔ)上提出了基于里程計的線性插值校準算法,獲得了較為理想的實驗結(jié)果。2、本文研究了兩種不同的激光雷達及時定位與地圖構(gòu)建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法原理,對比和分析了各自的優(yōu)缺點,并通過實際實驗測試兩種算法的效果,最后將定位與地圖構(gòu)建算法融入本課題開發(fā)的機器人移動定位系統(tǒng)中。3、本文提出了一種新的基于機器人位姿的層級式地圖A*改進算法。由于經(jīng)典A*算法無法使機器人安全到達離障礙物較近的非自由空間和外切障礙空間。而在本課題開發(fā)的建筑抹灰機器人中,機器人要對墻面進行抹灰施工工作,就必須要移動至非自由空間或外切障礙空間,故經(jīng)典A*算法在本課題中并不適用。本文利用了非圓形機器人在不同角度下,在柵格地圖中實際可以安全到達的區(qū)域不一樣這一特性,在經(jīng)典的A*算法基礎(chǔ)之上,首次提出了基于機器人位姿的層級式地圖A*改進算法,提高了機器人的可到達范圍,使其能安全到達非自由空間或外切障礙空間。4、本文提出了一種適用于建筑機器人的融合建筑信息(Building Information Modeling,BIM)的路徑規(guī)劃與導(dǎo)航算法。為了使機器人能順利完成建筑施工任務(wù),機器人必須準確的獲取建筑物信息,而建筑物信息其實包含于建筑信息圖紙中。本文通過對建筑制圖軟件Revit進行二次開發(fā),提取建筑物信息,并利用建筑信息指導(dǎo)機器人進行建筑施工工作,最后在實際的施工場景下進行綜合實驗,驗證了算法的可行性與有效性。5、本文對建筑機器人定位移動系統(tǒng)進行開發(fā),包括了Unity交互終端,基于ROS的機器人定位系統(tǒng),BIM信息提取,以及導(dǎo)航和路徑規(guī)劃,并且通過大量的實驗與改進,使機器人的施工質(zhì)量、效率與可靠性均滿足項目要求。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1 研究背景近年來，由于中國用人成本逐漸加大，機器人不僅在制造業(yè)取得飛速發(fā)展軍服務(wù)領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，如圖 1-1 所示，以波士頓動力公司機器人 BigDog 為例，它可以負重 181KG 在長時間不進行補給的情況下，兵移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地服務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機，用于陪護的家機器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機器人，用于清潔的家庭掃地機器經(jīng)融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機器人可以從事半自主或自主工作，為人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。

第一章 緒論第一章 緒論1 研究背景近年來，由于中國用人成本逐漸加大，機器人不僅在制造業(yè)取得飛速發(fā)展軍服務(wù)領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，如圖 1-1 所示，以波士頓動力公司機器人 BigDog 為例，它可以負重 181KG 在長時間不進行補給的情況下，兵移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地服務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機，用于陪護的家機器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機器人，用于清潔的家庭掃地機器經(jīng)融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機器人可以從事半自主或自主工作，為人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。

移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機，用于陪護的家器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機器人，用于清潔的家庭掃地機器融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機器人可以從事半自主或自主工作，人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。圖 1-1 家庭護理機器人 圖 1-2 波士頓動力 BigDog
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 李麗娜;馬俊;徐攀峰;涂志;;RFID室內(nèi)定位技術(shù)研究綜述[J];計算機應(yīng)用與軟件;2015年09期

2 宋鏢;程磊;周明達;吳懷宇;陳洋;;基于慣導(dǎo)輔助地磁的手機室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2015年08期

3 陳斌濤;劉任任;陳益強;劉軍發(fā);蔣鑫龍;劉定俊;;動態(tài)環(huán)境中的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位方法[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2015年05期

4 余秋星;;一種基于地磁強度特征的室內(nèi)定位方法[J];中國新通信;2014年23期

5 劉春燕;王堅;;基于幾何聚類指紋庫的約束KNN室內(nèi)定位模型[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2014年11期

6 梁明杰;閔華清;羅榮華;;基于圖優(yōu)化的同時定位與地圖創(chuàng)建綜述[J];機器人;2013年04期

7 雷雨能;賴文娟;曾刊;;在自主車輛路徑規(guī)劃中逆向D~*算法的應(yīng)用[J];四川兵工學(xué)報;2013年03期

8 寧靜;;采用紅外織網(wǎng)的室內(nèi)定位技術(shù)[J];激光與紅外;2011年07期

9 秦濤;從歐盟第七框架計劃看全球科技投入趨勢及對我國的啟示[J];中國科技論壇;2005年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 代森;基于超聲波室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2017年

2 曾顯彬;基于超聲波與紅外線的室內(nèi)實時定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];華僑大學(xué);2017年

3 陳講清;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)位置指紋定位算法研究[D];華中師范大學(xué);2017年

4 朱新宇;基于行人航位推算和MEMS慣性傳感器的室內(nèi)定位算法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

5 王旭鳳;基于慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2015年

6 劉敬坤;室內(nèi)移動機器人的動態(tài)路徑規(guī)劃[D];鄭州大學(xué);2014年

本文編號：2856933