移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航技術(shù)是機(jī)器人領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向。目前比較常用的導(dǎo)航方式中,激光雷達(dá)導(dǎo)航由于其精度高、實(shí)時(shí)性好且環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。本文采用二維激光雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng),對(duì)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的自主定位、地圖構(gòu)建與路徑規(guī)劃三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究。結(jié)合跳點(diǎn)搜索算法的思想對(duì)傳統(tǒng)的A*尋路算法進(jìn)行改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,介紹了GMapping-SLAM框架的算法實(shí)現(xiàn)原理,并通過(guò)與Hector-SLAM和Cartographer-SLAM算法進(jìn)行對(duì)比分析,分析了GMapping-SLAM框架在室內(nèi)小場(chǎng)景下的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合本文實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境,最終決定選取GMapping-SLAM框架作為本文的定位與地圖構(gòu)建的主要框架。在仿真環(huán)境下進(jìn)行定位與地圖構(gòu)建,得到環(huán)境完整的二維柵格地圖,并將其保存下來(lái)供后續(xù)導(dǎo)航定位調(diào)用。其次,結(jié)合跳點(diǎn)搜索算法的思想對(duì)傳統(tǒng)的A*尋路算法進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)的A*尋路算法本身的搜索策略會(huì)產(chǎn)生很多冗余計(jì)算節(jié)點(diǎn),直接導(dǎo)致了傳統(tǒng)A*算法在較大場(chǎng)景中進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)存在一些缺陷,如計(jì)算量大、內(nèi)存消耗嚴(yán)重和尋路速度慢等。本文將跳點(diǎn)... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１移動(dòng)機(jī)器人Ｓｈａｋｅｙ?圖１．２?Ｖａｌｋｙｒｉｅ機(jī)器人??步入２１世紀(jì)以來(lái)，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)更加智能化

?第１章緒論???要貢獻(xiàn)［９］。除了哈工大以外，國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)和沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在移動(dòng)機(jī)器人??研宂領(lǐng)域也取得了很多成就。例如清華大學(xué)于２０世紀(jì)末期研發(fā)出的“ＴＨＭＲ－ＩＩＩ”??智能移動(dòng)機(jī)器人。該移動(dòng)機(jī)器人上搭載了多種傳感器，是國(guó)內(nèi)第一次應(yīng)用了新型??路徑規(guī)劃技術(shù)和傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人，為后續(xù)的傳感器數(shù)據(jù)融合??研究開創(chuàng)了先河??雖然國(guó)內(nèi)的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但是在國(guó)內(nèi)眾多科研工作者的不懈??努力，中國(guó)的移動(dòng)機(jī)器人研究水平在不斷提高，有多項(xiàng)移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)己經(jīng)處于??世界領(lǐng)先地位。在平昌冬奧會(huì)的閉幕式上，中國(guó)的表演“北京八分鐘”驚艷了世??界，就是由多位輪滑運(yùn)動(dòng)員和２４臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人一起完成表演的。２０１６年８月３１??日，小米公司正式發(fā)布了旗下品牌米家的最新智能化產(chǎn)品一小米掃地機(jī)器人，采??用ＮＩＤＥＣ無(wú)刷電機(jī)，具備１８００Ｐａ風(fēng)壓。浮動(dòng)主刷設(shè)計(jì)，可以根據(jù)地面的高低上??下浮動(dòng)，緊貼地面。在清掃墻邊縫隙的過(guò)程依靠沿墻傳感器，米家掃地機(jī)器人和??墻精確保持約ｌｃｍ的距離，配合邊刷的工作將墻邊縫隙的灰塵清理干凈，小米??掃地機(jī)器人如圖１．４所示。２０１７年６月１８日，京東配送機(jī)器人順利完成全球首??單配送任務(wù)。作為整個(gè)物流系統(tǒng)中末端配送的最后一環(huán)，配送機(jī)器人所具備的高??負(fù)荷、全天候工作、智能等優(yōu)點(diǎn)，將為物流行業(yè)的“最后一公里”帶去全新的解??決方案，京東配送機(jī)器人如圖１．５所示。???＇Ｉ／％、：＊１：?］??圖１．３?“北京八分鐘”的多臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人??４??

?第１章緒論???ｎ�。�??圖１．４小米掃地機(jī)器人?圖丨．５京東配送機(jī)器人??１．３移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀??在移動(dòng)機(jī)器人眾多的研宄方向中，自主導(dǎo)航技術(shù)是研宄的重點(diǎn)方向。導(dǎo)航是??指移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)自身搭載的傳感器來(lái)獲取周圍環(huán)境信息和自身位姿，實(shí)現(xiàn)在??未知環(huán)境中朝向目標(biāo)點(diǎn)的自主運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航主要包含三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：移??動(dòng)機(jī)器人定位、地圖構(gòu)建與路徑規(guī)劃。雖然目前在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域己經(jīng)??取得了一些成果，但是在研宄導(dǎo)航的過(guò)程仍然存在一些問(wèn)題有待解決、還有許多??關(guān)鍵的理論需要去完善、導(dǎo)航的精度也需要提高［１｜］。??最開始研究的時(shí)候，移動(dòng)機(jī)器人的地圖構(gòu)建問(wèn)題與定位問(wèn)題的研究是分開??進(jìn)行的。在后續(xù)的研宄中發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)問(wèn)題是相互依存的，解決了其中一個(gè)問(wèn)題，??另一個(gè)問(wèn)題就自然而然的解決了。或者說(shuō)這兩個(gè)問(wèn)題互為充要條件，不可能在不??解決另一個(gè)問(wèn)題的情況下就解決一個(gè)問(wèn)題。因此結(jié)合這兩個(gè)問(wèn)題引出了??ＳＬＡＭ（即時(shí)定位與建圖）理論，只要解決了?ＳＬＡＭ問(wèn)題，這兩個(gè)問(wèn)題就迎刃而解??了。??移動(dòng)機(jī)器人在未知周圍環(huán)境中確定自身的位姿信息需要提前得知周圍環(huán)境??地圖信息，而移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)建未知環(huán)境的精準(zhǔn)地圖的前提條件是得知移動(dòng)機(jī)器??人的精準(zhǔn)位姿。才能通過(guò)傳感器計(jì)算出周圍物體或邊界到自身的距離。圖１．６中??展示了導(dǎo)航中三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題之間的聯(lián)系，其中的定位與地圖構(gòu)建組成了?ＳＬＡＭ??理論，ＳＬＡＭ理論再與路徑規(guī)劃算法結(jié)合形成綜合探測(cè)，即自主導(dǎo)航。??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃與跟蹤方法研究[D]. 王正安.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[4]動(dòng)態(tài)環(huán)境下移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法研究[D]. 王彤彤.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[5]AGV系統(tǒng)路徑規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 孫奇.浙江大學(xué) 2012
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