發(fā)布時間：2022-02-19 07:02

　　救援環(huán)境通常具有極高的不確定性、復雜性和危險性,救援機器人的主要作用就是代替救援人員去完成搜救任務。這一任務可以分為兩部分,一是完成環(huán)境的自主探索并確定受困者的位置,二是利用機械臂對受困者開展進一步的救援行動。本文針對RoboCup救援比賽所模擬的環(huán)境,提出并實現(xiàn)了基于目標的救援機器人自主導航與機械臂運動規(guī)劃。針對第一部分任務,本文將機器人在救援環(huán)境中的自主探索與目標識別兩個子任務結合起來,提出了一種基于目標的自主探索方法。在該方法中,一旦發(fā)現(xiàn)受困者,機器人就將以該受困者作為導航目標,使用基于圖優(yōu)化的定時彈性帶方法直接進行軌跡規(guī)劃,并迅速到達受困者所在區(qū)域,為開展下一步的救援行動做好準備,該方法充分利用了目標信息來輔助導航,彌補了邊界探索方法隨機性大、導航速度慢的缺陷,極大提高了機器人在救援環(huán)境中的探索效率。針對第二部分任務,本文將目標識別與定位算法和機械臂的運動規(guī)劃算法相結合,利用UR3機械臂和Kinect v2深度相機組成手眼協(xié)調系統(tǒng),首先確定了Kinect相機與UR3機械臂的坐標轉換關系,從而得到目標在機械臂坐標系下的位姿,然后提出了一種基于直線插補的軌跡規(guī)劃方法,與基于采樣的軌... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自主導航研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機械臂及其運動規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內容和創(chuàng)新點
        1.3.1 論文主要研究內容
        1.3.2 論文主要創(chuàng)新點
第二章 救援機器人系統(tǒng)設計與機械臂運動學分析
    2.1 救援機器人的硬件和軟件系統(tǒng)設計
    2.2 機械臂運動學模型的構建
        2.2.1 UR3機械臂簡介
        2.2.2 UR3機械臂的D-H參數(shù)
        2.2.3 UR3的運動學模型
    2.3 本章小結
第三章 基于目標的救援機器人自主導航
    3.1 引言
    3.2 2 D激光SLAM算法與邊界探索算法
        3.2.1 不同激光SLAM算法的比較
        3.2.2 邊界探索算法分析
    3.3 基于目標的自主探索
        3.3.1 目標識別算法介紹
        3.3.2 定時彈性帶方法
    3.4 實驗結果與分析
        3.4.1 無目標時的自主探索
        3.4.2 有目標后的自主探索
        3.4.3 總體實現(xiàn)
    3.5 本章小結
第四章 機械臂的手眼協(xié)調算法
    4.1 引言
    4.2 UR3 機械臂與Kinect相機的標定
        4.2.1 機械臂手眼協(xié)調系統(tǒng)的組成
        4.2.2 手眼標定的方法
    4.3 基于視覺引導的機械臂運動規(guī)劃
        4.3.1 基于視覺引導的機械臂運動規(guī)劃系統(tǒng)
        4.3.2 目標點的確定
        4.3.3 Moveit簡介
        4.3.4 運動規(guī)劃算法
    4.4 實驗結果與分析
        4.4.1 仿真結果分析
        4.4.2 實物實驗結果分析
    4.5 本章總結
第五章 總結與展望
    5.1 本文工作總結
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]災難救援機器人研究現(xiàn)狀、關鍵性能及展望[J]. 劉金國,王越超,李斌,馬書根.  機械工程學報. 2006(12)

碩士論文
[1]移動機器人避障與軌跡規(guī)劃[D]. 余冬冬.浙江大學 2017
[2]移動機械臂環(huán)境感知與運動規(guī)劃的研究[D]. 張祥.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號：3632456