本項目來源于對一款非完整約束移動機(jī)器人Turtlebot3-Waffle的實驗平臺開發(fā)需求,對導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)——路徑規(guī)劃算法進(jìn)行研究。本文在設(shè)計路徑規(guī)劃算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)方案,建立了一套完整的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了實驗驗證。具有一定的實用價值和研究意義。路徑規(guī)劃算法主要面對環(huán)境不完全明確的室內(nèi)場景,建立的導(dǎo)航系統(tǒng)基于激光雷達(dá)、單板計算機(jī)、控制卡和步進(jìn)電機(jī)等硬件,實現(xiàn)導(dǎo)航任務(wù),系統(tǒng)包括向已知目標(biāo)點進(jìn)發(fā)、避開障礙物、規(guī)劃平滑軌跡、實時路徑跟蹤等功能。路徑規(guī)劃算法采用基于幾何軌線的規(guī)劃方法,使用五階貝塞爾曲線來近似移動機(jī)器人運動學(xué)約束,考慮速度狀態(tài)、運動學(xué)模型和非完整約束條件,并對路徑結(jié)果進(jìn)行速度優(yōu)化,最后得出平滑路徑曲線和離散時間控制輸出流。軌跡跟蹤方案基于多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（VSS）的控制理論,采用積分滑�？刂破鞯脑O(shè)計方法,將軌跡跟蹤誤差大幅降低,并在控制器中加入飽和函數(shù)構(gòu)成準(zhǔn)滑�？刂破�,有效降低控制輸出的抖振現(xiàn)象。最后在ROS操作系統(tǒng)中使用Python語言對導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)。經(jīng)過虛擬環(huán)境驗證和真實場景驗證,表明所建立的導(dǎo)航方法穩(wěn)定有效,可以完成室內(nèi)情況下的基于單線激光雷達(dá)感知的導(dǎo)航任... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)器人Dante和機(jī)器人SAIMO進(jìn)入21世紀(jì)以后移動機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展出現(xiàn)了很多高性能的移動機(jī)器人，以

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文復(fù)雜環(huán)境下完成許多工作；機(jī)械狗 SPOT 則以一個存在人為干擾的運動演示視頻轟動網(wǎng)絡(luò)，能夠在森林冰面沙土中自由行走，甚也能保持平衡。而 2018 年發(fā)布的輕量型機(jī)械狗 SpotMini 則可以在開彈簧門，5 自由度的機(jī)械手和 3D 視覺傳感器協(xié)同工作輕而易舉動作。2019 年則發(fā)布了一款名為 Handle 的移動碼垛機(jī)器人，能夠操作對象進(jìn)行精確的感知和抓取，并利用機(jī)身精密的平衡系統(tǒng)和動系統(tǒng)完成復(fù)雜多樣的碼垛任務(wù)。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文根據(jù)導(dǎo)航方式的不同 ,導(dǎo)航系統(tǒng)的側(cè)重點和采取的工程技術(shù)往往不相同。運行環(huán)境不完全明確時，一般采用基于陸標(biāo)(Landmark)的導(dǎo)航方法，即將位置設(shè)置為陸標(biāo)作為細(xì)分的運動目標(biāo)點，在陸標(biāo)之間確定自己的相對位完成導(dǎo)航任務(wù);在環(huán)境信息完全未知的情況下，一般會采用結(jié)合各個傳感圍環(huán)境的實時探測來采取一定的避障措施。根據(jù)感知系統(tǒng)的消息，逐漸向進(jìn)行探索，最后完成導(dǎo)航任務(wù);在結(jié)構(gòu)明確的環(huán)境中 ,先計算可行的移動算自身與繪制軌跡的跟蹤誤差來不斷跟蹤地圖軌跡來進(jìn)行導(dǎo)航，通過跟制的方法完成導(dǎo)航任務(wù)。


本文編號：2911468