目前機器人應用人才短缺,許多高等院校均開設了機器人工程專業(yè)。移動機器人平臺是開展機器人工程專業(yè)實踐教學的重要載體。本文基于機器人操作系統(tǒng)ROS（Robot Operating System）研制開發(fā)移動機器人平臺,可用于機器人相關專業(yè)的實踐教學中。本文主要工作如下。分析了ROS操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、國內外機器人實踐教學平臺的研究現(xiàn)狀,并根據(jù)“機器人工程”專業(yè)的實踐教學要求明確了平臺的功能需求,制定了系統(tǒng)總體的機械設計和控制設計方案,最終實現(xiàn)了移動機器人平臺的實物搭建。介紹了輪速PID算法和里程計算法原理,為兩輪差速驅動機器人移動平臺建立了運動學模型,基于STM32F103的嵌入式開發(fā)板,使用C++編程實現(xiàn)了輪速PID控制算法和里程計算法。分析了ROS的架構、運行機制和本機器人平臺的硬件構成,制定了ROS與STM32F103的串口通訊協(xié)議和無線手柄控制協(xié)議,實現(xiàn)了無線遙控和數(shù)據(jù)實時采集的功能�；诠雀韫镜腸artographer功能包和ROS系統(tǒng)的move_base功能包,根據(jù)平臺硬件屬性進行關鍵參數(shù)編程配置,實現(xiàn)了地圖構建及自主導航移動的功能。通過實驗對移動機器人平... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 ROS操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 ROS的基本概念
        1.2.2 ROS的特點
    1.3 機器人實踐教學平臺的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內機器人實踐教學平臺的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外機器人實踐教學平臺的研究現(xiàn)狀
    1.4 課題主要內容
    1.5 本章小結
第2章 機器人硬件平臺設計
    2.1 總體設計架構
    2.2 機械部分硬件設計
        2.2.1 機械總體設計框架
        2.2.2 三層結構的層高和直徑設計
        2.2.3 板材及輪子選型
        2.2.4 電機選型及參數(shù)確定
        2.2.5 機械性能指標
    2.3 控制部分硬件設計
        2.3.1 總體電路設計
        2.3.2 底層控制系統(tǒng)設計
        2.3.3 頂層控制系統(tǒng)設計
        2.3.4 激光雷達選型及參數(shù)確定
    2.4 本章小結
第3章 底層控制系統(tǒng)的算法實現(xiàn)
    3.1 PID控制算法
        3.1.1 PID算法原理
        3.1.2 PID算法在程序中的實現(xiàn)
        3.1.3 空載情況下的PID算法參數(shù)的確定
    3.2 里程計算法
        3.2.1 里程計算法原理
        3.2.2 里程計算法在程序中的實現(xiàn)
    3.3 本章小結
第4章 基于ROS的頂層控制系統(tǒng)設計
    4.1 ROS架構介紹
        4.1.1 ROS架構設計
        4.1.2 ROS運行機制
    4.2 制定ROS與STM32F103的串口通訊協(xié)議
    4.3 在ROS上使用無線遙控手柄操作機器人
    4.4 建立地圖
    4.5 基于地圖的自主導航
    4.6 本章小結
第5章 構建地圖和自主導航的綜合實驗
    5.1 地圖構建
    5.2 自主導航
    5.3 本章小結
總結與展望
參考文獻
致謝
附表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]工業(yè)機器人實驗教學平臺[J]. 李頎,強華.  實驗技術與管理. 2018(04)
[2]高校機械電子工程專業(yè)機器人實踐教學平臺建設研究[J]. 岳龍旺,邢曉柳.  科技創(chuàng)新導報. 2017(03)
[3]智能家居機器人仿真教學平臺的研究與實現(xiàn)[J]. 熊英,黃亞輝,石英春.  中國現(xiàn)代教育裝備. 2016(09)
[4]機器換人產業(yè)背景下的地方高校應用型人才培養(yǎng)模式[J]. 胡紅生,王娟,孫江,張今朝.  實驗室研究與探索. 2016(03)
[5]模塊化教學機器人平臺設計[J]. 林敏,黃學強,王勇,賴思琦.  機電工程技術. 2015(06)
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[7]PID在船閘閘門同步運行中的運用[J]. 竇立.  電子世界. 2014(16)
[8]機器人創(chuàng)新性教學平臺的實踐與探索[J]. 黃文愷,陳虹.  今日科苑. 2009(05)
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碩士論文
[1]基于SLAM技術的智能機器人定位導航研究[D]. 王永濤.北方工業(yè)大學 2018
[2]導航機器人的地圖構建和定位研究[D]. 王鵬.天津工業(yè)大學 2018
[3]基于ROS輪式機器人視覺導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 王鴻譽.天津工業(yè)大學 2018
[4]全向移動機器人控制系統(tǒng)的研究[D]. 譚柱.深圳大學 2017
[5]基于ROS的移動機器人建圖導航技術研究[D]. 許玉龍.哈爾濱工業(yè)大學 2017



本文編號：3161664