隨著科技的發(fā)展,機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新力和競爭力的重要標(biāo)志。針對惡性恐怖事件和重大自然災(zāi)害等突發(fā)事件,能夠在搜救、排爆與消防等工作中代替人去執(zhí)行和完成這些危險(xiǎn)任務(wù)的特種機(jī)器人越來越受到關(guān)注。本文以自主移動排爆機(jī)器人為研究對象,圍繞機(jī)器人自主導(dǎo)航中的環(huán)境信息感知與重建、路徑規(guī)劃以及軌跡跟蹤等問題進(jìn)行了深入的研究,具體內(nèi)容如下:首先,分別建立多連桿懸掛履帶式運(yùn)動平臺與五自由度機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)模型,并基于此構(gòu)建整個(gè)排爆機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型,為后續(xù)控制方法的研究奠定了理論基礎(chǔ)。其次,環(huán)境信息采集與地圖創(chuàng)建以及目標(biāo)位置的識別是路徑規(guī)劃的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文采用TOF相機(jī)與激光掃描儀相配合的方式實(shí)現(xiàn)排爆機(jī)器人的環(huán)境信息感知,結(jié)合激光掃描儀識別范圍大和TOF相機(jī)近場信息豐富等特點(diǎn),通過激光掃描儀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與TOF相機(jī)的影像數(shù)據(jù)融合,采用KCF算法+距離約束的方式,實(shí)現(xiàn)地圖創(chuàng)建與目標(biāo)識別。隨后,針對路徑規(guī)劃問題,做了以下研究工作:（1）基于TOF相機(jī)與激光掃描儀相融合的信息構(gòu)建柵格地圖,從而建立路徑規(guī)劃與軌跡跟蹤的環(huán)境信息基礎(chǔ)。（2）針對A*算法易導(dǎo)致航向抖動的問題,引入航向約束改進(jìn)A*算法... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 多連桿懸掛履帶式排爆機(jī)器人運(yùn)動學(xué)建模與分析
    2.1 多連桿懸掛履帶式移動機(jī)械臂機(jī)構(gòu)
        2.1.1 多連桿懸掛履帶式運(yùn)動平臺結(jié)構(gòu)
        2.1.2 五自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì)
    2.2 多連桿懸掛履帶式移動平臺運(yùn)動學(xué)模型
        2.2.1 履帶式運(yùn)動平臺運(yùn)動學(xué)建模
        2.2.2 多連桿懸掛機(jī)構(gòu)建模
        2.2.3 多連桿懸掛履帶式移動平臺的運(yùn)動學(xué)建模
    2.3 五自由度機(jī)械手運(yùn)動學(xué)建模
    2.4 基于多連桿懸掛運(yùn)動平臺的移動機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)建模
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于多傳感器的環(huán)境感知與重建
    3.1 基于激光掃描儀的測量技術(shù)
        3.1.1 環(huán)境點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取
        3.1.2 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維建模
    3.2 基于TOF相機(jī)的環(huán)境信息采集
        3.2.1 TOF相機(jī)數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 TOF相機(jī)標(biāo)定
    3.3 基于多傳感器融合的環(huán)境地圖構(gòu)建與目標(biāo)識別
        3.3.1 TOF相機(jī)圖像預(yù)處理
        3.3.2 基于多傳感器信息融合的地圖構(gòu)建
        3.3.3 復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)識別
    3.4 實(shí)驗(yàn)與仿真
        3.4.1 灰度圖像生成實(shí)驗(yàn)
        3.4.2 復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)識別實(shí)驗(yàn)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于改進(jìn)A~*算法的履帶式運(yùn)動平臺路徑規(guī)劃
    4.1 基于A~*算法的履帶式運(yùn)動平臺的路徑規(guī)劃
        4.1.1 基于傳統(tǒng)A~*算法的履帶式運(yùn)動平臺路徑規(guī)劃
        4.1.2 基于改進(jìn)A~*算法的履帶式運(yùn)動平臺路徑規(guī)劃
    4.2 基于二次B樣條的路徑曲線平滑
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于混沌雙種群遺傳算法的關(guān)節(jié)機(jī)械臂軌跡規(guī)劃
    5.1 遺傳算法技術(shù)
    5.2 關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃的方法
        5.2.1 基于五次多項(xiàng)式插值的關(guān)節(jié)空間估計(jì)規(guī)劃
        5.2.2 關(guān)節(jié)空間的B樣條軌跡規(guī)劃
    5.3 關(guān)節(jié)機(jī)械臂的時(shí)間最優(yōu)軌跡問題描述
    5.4 雙種群遺傳混沌優(yōu)化算法
        5.4.1 混沌優(yōu)化算法
        5.4.2 雙種群遺傳混沌優(yōu)化算法
    5.5 最優(yōu)時(shí)間軌跡規(guī)劃
    5.6 仿真及結(jié)果分析
    5.7 本章小結(jié)
第六章 多連桿懸掛履帶式移動機(jī)械臂軌跡跟蹤
    6.1 基于MPC算法的軌跡跟蹤
        6.1.1 MPC算法原理
        6.1.2 模型建立
        6.1.3 反饋調(diào)節(jié)
    6.2 軌跡跟蹤仿真實(shí)驗(yàn)
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
發(fā)明專利及軟件著作權(quán)
攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3183493