發(fā)布時(shí)間：2022-12-04 06:17

　　服務(wù)機(jī)器人是一種服務(wù)于人類但不從事生產(chǎn)工作的機(jī)器人。近年來,由于機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展、人們生活水平的提高、人口老齡化帶來的社會(huì)問題等原因,人們對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的需求日益增加。導(dǎo)航問題是服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域中的一個(gè)重要問題,具體涉及到環(huán)境感知、地圖構(gòu)建、自定位和路徑規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)。本文通過對(duì)服務(wù)機(jī)器人的導(dǎo)航問題中的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,針對(duì)現(xiàn)有方法的不足之處提出可行的意見。本文具體做了以下工作：首先,選擇了較為廉價(jià)的RGB-D傳感器Kinect作為服務(wù)機(jī)器人感知環(huán)境的方式,介紹了Kinect的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理,并對(duì)Kinect相機(jī)進(jìn)行了內(nèi)外參數(shù)的標(biāo)定和深度誤差補(bǔ)償,經(jīng)過補(bǔ)償后Kinect的誤差可以控制在10mm以內(nèi)：接著,分析了基于Kinect深度信息虛擬2D激光傳感器的傳統(tǒng)方法的不足,提出了改進(jìn)方法并將其應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人的柵格地圖的構(gòu)建中。再次,采用蒙特卡羅定位作為機(jī)器人的自定位方法,并引入了自適應(yīng)機(jī)制減少重采樣的次數(shù)并實(shí)時(shí)改變重采樣的粒子數(shù)目,并在Matlab中進(jìn)行了仿真,在仿真實(shí)驗(yàn)中可以減少50%以上的采樣粒子數(shù);然后,針對(duì)傳統(tǒng)DWA算法固定權(quán)值的缺點(diǎn),提出了基于模糊算法的... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 課題研究對(duì)象及相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航問題研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)器人操作系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容及安排
第二章 Kinect的相機(jī)標(biāo)定和深度誤差補(bǔ)償
    2.1 Kinect傳感器
        2.1.1 Kinect簡(jiǎn)介
        2.1.2 Kinect的深度測(cè)量原理
        2.1.3 Kinect的坐標(biāo)變換
    2.2 Kinect的相機(jī)標(biāo)定
        2.2.1 標(biāo)定方法
        2.2.2 標(biāo)定結(jié)果
    2.3 Kinect深度測(cè)量的誤差及補(bǔ)償方法
        2.3.1 圖像空洞和深度數(shù)據(jù)的時(shí)域跳變
        2.3.2 Kinect的系統(tǒng)誤差
    2.4 基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法
        2.4.1 系統(tǒng)誤差模型
        2.4.2 深度測(cè)量值和參考值的采集
        2.4.3 關(guān)系曲線的擬合
        2.4.4 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)男Ч?br>    2.5 本章小結(jié)
第三章 地圖構(gòu)建與定位
    3.1 基于Kinect的虛擬2D激光傳感器
        3.1.1 Kinect與機(jī)器人的坐標(biāo)變換
        3.1.2 虛擬2D激光傳感器的實(shí)現(xiàn)方法
        3.1.3 基于虛擬2D激光傳感器的測(cè)距實(shí)驗(yàn)
    3.2 基于柵格法的地圖構(gòu)建
        3.2.1 柵格法的基本設(shè)定
        3.2.3 基于虛擬激光數(shù)據(jù)建立柵格地圖
    3.3 蒙特卡羅定位方法
        3.3.1 貝葉斯濾波原理
        3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)蒙特卡羅定位
        3.3.3 自適應(yīng)蒙特卡羅定位
        3.3.4 自適應(yīng)蒙特卡羅仿真實(shí)驗(yàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 路徑規(guī)劃技術(shù)
    4.1 基于A~*算法的全局路徑規(guī)劃
        4.1.1 A~*算法簡(jiǎn)介
        4.1.2 A~*算法的仿真實(shí)驗(yàn)
    4.2 基于DWA算法的局部路徑規(guī)劃
        4.2.1 雙輪差動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型
        4.2.2 DWA算法簡(jiǎn)介
        4.2.3 DWA算法的不足
    4.3 改進(jìn)的DWA算法
        4.3.1 模糊理論簡(jiǎn)介
        4.3.2 改進(jìn)的DWA算法
        4.3.3 改進(jìn)的DWA算法的仿真實(shí)驗(yàn)
    4.4 基于A~*算法和改進(jìn)DWA算法的混合路徑規(guī)劃方法
        4.4.1 混合路徑規(guī)劃方法介紹
        4.4.2 混合路徑規(guī)劃方法的仿真實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于ROS的導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)
    5.1 導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Turtlebot
        5.1.2 導(dǎo)航系統(tǒng)架構(gòu)
        5.1.3 基于ROS的導(dǎo)航系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
        5.1.4 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)
    5.2 實(shí)驗(yàn)過程及分析
        5.2.1 完整實(shí)驗(yàn)過程及分析
        5.2.2 某一時(shí)刻的機(jī)器人導(dǎo)航分析
    5.3 本章小結(jié)
主要結(jié)論與展望
    主要結(jié)論
    展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3707746