隨著城市的擴(kuò)張與發(fā)展,移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景愈加寬泛,在室內(nèi)環(huán)境中,準(zhǔn)確的定位信息是移動(dòng)機(jī)器人自主工作的前提。目前,多傳感器融合是室內(nèi)定位主流的方案,由于慣導(dǎo)設(shè)備不易受外界環(huán)境干擾、能全自主運(yùn)行,使得慣導(dǎo)設(shè)備成為多傳感器室內(nèi)定位算法常用的數(shù)據(jù)源。本文采用捷聯(lián)慣導(dǎo)算法（SINS）、航跡推算法和卡爾曼最優(yōu)線性平滑建立了一套組合定位系統(tǒng),其性能可靠,能夠滿足移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)自主定位的要求。首先,提出了一種改進(jìn)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法。傳統(tǒng)捷聯(lián)慣導(dǎo)算法只利用多子樣算法補(bǔ)償機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的不可交換誤差,多子樣算法由等效旋轉(zhuǎn)矢量方程（Bortz方程）近似推導(dǎo)而來,算法中存在原理性誤差。為了進(jìn)一步提高精度,將陀螺儀的增量數(shù)據(jù)擬合成多項(xiàng)式形式,把其代入姿態(tài)陣微分方程中,對(duì)微分方程進(jìn)行泰勒展開得到無不可交換誤差的姿態(tài)信息,抑制對(duì)系統(tǒng)定位精度影響最大的姿態(tài)誤差。然后利用三子樣算法優(yōu)化速度微分方程中的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)及劃槳效應(yīng)補(bǔ)償項(xiàng),結(jié)合姿態(tài)信息和速度微分方程解算出速度信息,對(duì)速度信息積分處理獲得機(jī)器人的位置信息,以此推導(dǎo)出一種更高精度的改進(jìn)捷聯(lián)慣導(dǎo)算法。然后,分析了航跡推算系統(tǒng)誤差方程,結(jié)合捷聯(lián)慣導(dǎo)和航跡推算兩子系統(tǒng)的特點(diǎn),以系... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１掃地機(jī)器人?圖１．２送餐機(jī)器人?圖１．３倉儲(chǔ)機(jī)器人??

?第１章緒論???司發(fā)布ｅｕｆｙ系列掃地機(jī)器人ＲｏｂｏＶａｃｌｌ．其搭載的多個(gè)紅外傳感器可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人??的自主尋路，并具備防跌落和避障等基本功能。２０１９年美國(guó)Ｂｏｓｔｏｎ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ公??司公布了旗下的四足機(jī)器人Ｓｐｏｔ，如圖１．４所示，該型機(jī)器人四足靈活可在極端??的情況下保持平衡，能自動(dòng)避障前往指定地點(diǎn)，配合機(jī)械臂能完成開關(guān)門甚至跳??舞等動(dòng)作。在Ｂｏｓｔｏｎ?Ｄｙｎａｍｉｃｓ公司旗下的另一款人型雙足機(jī)器人Ａｔｌａｓ，如圖１．５??所示，能保持穩(wěn)定站立的同時(shí)搬運(yùn)貨物至指定位置，還可以完成立定跳遠(yuǎn)、后空??翻、跨障礙奔跑等高難度動(dòng)作，具有極強(qiáng)的機(jī)體協(xié)調(diào)能力。??…．一???……??圖１．４?Ｓｐｏｔ四足機(jī)器人?圖１．５?Ａｔｌａｓ人型雙足機(jī)器人??國(guó)內(nèi)的移動(dòng)機(jī)器人起步較晚，但隨著機(jī)器人相關(guān)技術(shù)日趨成熟，它已被應(yīng)用??在科研及生活的諸多領(lǐng)域。２０１３年中國(guó)國(guó)家航天局研發(fā)的玉兔號(hào)月球探測(cè)車成??功登陸月球，這是國(guó)內(nèi)第一輛地外探測(cè)移動(dòng)機(jī)器人，通過太陽能扳光照供電。它??配備有機(jī)械臂而且安裝有紅外光譜儀、阿爾法粒子光譜儀和全景相機(jī)，能利用導(dǎo)??航和避障系統(tǒng)完成路徑規(guī)劃和自主導(dǎo)航１９１。山東電力研宄所投入使用了國(guó)內(nèi)第一??臺(tái)應(yīng)用于變電站環(huán)境的巡檢機(jī)器人，機(jī)體搭載有移動(dòng)系統(tǒng)和基站系統(tǒng)保證機(jī)器??人正常運(yùn)行Ｉ１＇并借助視覺和超聲波傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障｜ｎｌ。清華大學(xué)研??發(fā)了一款護(hù)理機(jī)器人，可幫助臥病在床且行動(dòng)不便的患者取藥。??服務(wù)型機(jī)器人在商業(yè)機(jī)器人中占主要成分�？莆炙辜瘓F(tuán)旗下的清潔機(jī)器人??ＤＥＥＢ０Ｔ配置有下視傳感器、紅外傳感器、激光傳感器等多種類型傳感器，依??靠傳感器能完成避障

?＋?ｃｏｃＴ）ｘＶｅＴ?＋?ｇ?（２．２１）??ｄｔ?Ｔ??ｄＶ??上式即為比力方程，＃是平臺(tái)坐標(biāo)系中觀測(cè)到的速度矢量．，的變化率，??ａｔ?Ｔ??／為加速度計(jì)測(cè)量值，ｇ為重力加速度。??２．３．３捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理??捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（ＳＩＮＳ，?Ｓｔｒａｐｄｏｗｎ?Ｉｎｅｒｔｉａｌ?Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ）直接將陀螺儀和加??速度計(jì)固聯(lián)在載體上，兩者皆可得出增量數(shù)據(jù)。由于受外界因素干擾特別小，所??以捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)載體的全自主定位效果，簡(jiǎn)要算法框圖如圖２．１所示。??１??１??Ｉ?Ｉ????角速度?Ｉ?姿態(tài)更新?＾??｜１?１［???Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??Ｉ，?，１??????Ｉ?加速度?ｉ＾?速度更新?一？位置更新??ＩＩ?１??????Ｉ?ＩＭＵ?Ｉ??圖２．１?ＳＩＮＳ簡(jiǎn)要算法框圖??系統(tǒng)首先利用陀螺儀產(chǎn)生的角速度數(shù)據(jù)解算出載體的姿態(tài)矩陣，轉(zhuǎn)化為歐??拉角之后可完成載體目前狀態(tài)的可視化。利用角速度信息進(jìn)行姿態(tài)更新的過程??中，需要考慮載體旋轉(zhuǎn)時(shí)的不可交換誤差，尤其在載體圓維運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使得載體??１４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]服務(wù)機(jī)器人交互設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用[D]. 邢妍.沈陽工業(yè)大學(xué) 2017
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[4]光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)方法研究[D]. 王曉雪.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[5]巡檢機(jī)器人UWB無線定位算法和導(dǎo)航控制系統(tǒng)的研究[D]. 曾健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
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本文編號(hào)：3057204