隨著機器人技術的不斷發(fā)展,以及人們對高品質(zhì)生活的不懈追求,導購機器人、迎賓機器人、講解機器人等服務型機器人越來越多的進入到消費者的日常生活中。此類服務機器人的主要應用場景是商場、超市、博物館等室內(nèi)環(huán)境,其中室內(nèi)定位和導航是其關鍵技術,也是服務機器人領域的主要研究熱點。目前,傳統(tǒng)的導購機器人、迎賓機器人、講解機器人等服務機器人主要采用磁條定位、二維碼定位、激光定位、視覺定位等定位方式。其中,磁條和二維碼定位方式需要在地面鋪設磁條或二維碼,存在著易破損、維護困難、破壞商場整體形象等缺點;激光和視覺定位對商品貨架位置經(jīng)常改變、布置有大量玻璃櫥窗的商場環(huán)境存在著無法自主定位、環(huán)境適應能力差的問題。針對以上所存在的問題,課題研究一種基于UWB無線定位技術的導購機器人。具體研究內(nèi)容如下:一、面向室內(nèi)非結構化環(huán)境的導購機器人結構設計。針對導購機器人的室內(nèi)非結構化使用環(huán)境,提出了一種蹺蹺板式的機器人底盤懸掛機構,使機器人對高度為10mm的凸起和寬度為15mm的溝槽具有良好的越障能力,從而保證在室內(nèi)非結構化環(huán)境下的穩(wěn)定移動能力。在此基礎上,對機器人機械結構各關鍵部件的參數(shù)進行了設計,最后對機器人結構進行... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 服務機器人研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.2 服務機器人室內(nèi)定位技術研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.3 室內(nèi)服務機器人路徑跟蹤控制方法研究現(xiàn)狀及分析
    1.3 論文研究內(nèi)容
第二章 導購機器人結構設計
    2.1 導購機器人應用場景分析
    2.2 導購機器人結構設計指標
    2.3 導購機器人移動底盤結構總體構型
    2.4 導購機器人移動底盤關鍵參數(shù)設計
    2.5 導購機器人整體結構
    2.6 本章小結
第三章 基于UWB定位技術的路徑跟蹤控制方法研究
    3.1 導購機器人工作模式分析
    3.2 基于UWB的導購機器人室內(nèi)定位方法研究
        3.2.1 UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)布局分析
        3.2.2 基于TOF的定位方法研究
        3.2.3 基于卡爾曼濾波的改進Chan算法研究
        3.2.4 仿真模型
        3.2.5 仿真結果分析
    3.3 導購機器人直線路徑跟蹤控制方法研究
        3.3.1 導購機器人運動學分析
        3.3.2 LQR最優(yōu)控制
        3.3.3 基于LQR的導購機器人路徑跟蹤控制方法研究
        3.3.4 基于PID-LQR的導購機器人路徑跟蹤控制方法研究
        3.3.5 仿真分析
    3.4 本章小結
第四章 機器人控制系統(tǒng)設計
    4.1 控制系統(tǒng)硬件設計
        4.1.1 控制系統(tǒng)整體結構設計
        4.1.2 室內(nèi)定位系統(tǒng)硬件設計
        4.1.3 運動控制系統(tǒng)硬件設計
    4.2 控制系統(tǒng)軟件設計
        4.2.1 室內(nèi)定位系統(tǒng)軟件設計
        4.2.2 運動控制系統(tǒng)軟件設計
    4.3 本章小結
第五章 實驗研究
    5.1 實驗平臺搭建
    5.2 室內(nèi)定位實驗
        5.2.1 靜態(tài)室內(nèi)定位實驗
        5.2.2 動態(tài)室內(nèi)定位實驗
    5.3 機器人直線路徑跟蹤實驗
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄
攻讀學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]淺談服務機器人的應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 王玉山,王偉,李仲陽,李超藝,李昕達,褚凌慧,宋家洛,吳海超.  機電工程技術. 2017(02)
[2]一種基于虛擬力的無人機路徑跟蹤控制方法[J]. 王勛,張代兵,沈林成.  機器人. 2016(03)
[3]油氣管道機器人技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 劉清友.  西華大學學報(自然科學版). 2016(01)
[4]室內(nèi)激光雷達導航系統(tǒng)設計[J]. 史風棟,劉文皓,汪鑫,丁娟,史屹君,修春波.  紅外與激光工程. 2015(12)
[5]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的機器人的路徑跟蹤控制[J]. 楊興明,李文靜,朱建.  合肥工業(yè)大學學報(自然科學版). 2015(11)
[6]中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 曲道奎.  中國科學院院刊. 2015(03)
[7]基于Kinect的移動機器人大視角3維V-SLAM[J]. 辛菁,茍蛟龍,馬曉敏,黃凱,劉丁,張友民.  機器人. 2014(05)
[8]基于視覺與RFID的機器人自定位抓取算法[J]. 李昕,劉路.  計算機工程. 2012(23)
[9]動態(tài)環(huán)境下基于多人工魚群算法和避碰規(guī)則庫的機器人路徑規(guī)劃[J]. 徐曉晴,朱慶保.  電子學報. 2012(08)
[10]地固系下四元數(shù)和卡爾曼濾波方法的慣導初始精對準研究[J]. 柴華,王勇,許大欣,王虎彪.  武漢大學學報(信息科學版). 2012(01)

碩士論文
[1]基于視覺和慣性導航動態(tài)組合定位方法研究[D]. 張云.西安工業(yè)大學 2018
[2]用于服務機器人導航的視覺環(huán)境感知研究[D]. 邵帥.中國科學技術大學 2018
[3]基于超寬帶與慣性導航的聯(lián)合定位方法的研究[D]. 盧瑩錨.華東理工大學 2018
[4]商店導購服務機器人設計與研究[D]. 梁權攀.華南理工大學 2017
[5]慣性定位系統(tǒng)綜合平臺的設計與實現(xiàn)[D]. 蘭庭婁.西安科技大學 2017
[6]基于ROS的慣性導航和視覺信息融合的移動機器人定位研究[D]. 王德智.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[7]商場導購機器人的路徑規(guī)劃與交互式導航[D]. 郭江.西南科技大學 2017
[8]基于慣性測量的主動室內(nèi)定位系統(tǒng)研究[D]. 陳天嘯.江南大學 2014
[9]結構環(huán)境下的服務機器人控制[D]. 孫樹強.哈爾濱工程大學 2012
[10]室內(nèi)自主移動機器人的定位研究[D]. 于克.燕山大學 2009



本文編號：3711462