四足機器人運動靈活,能夠穿越復(fù)雜的地形,到達其它移動機器人難以到達的地方,完成一些特殊的任務(wù),比如災(zāi)難救援、排雷等。目前,移動機器人領(lǐng)域?qū)τ跈C器人自主能力的研究一直處于十分熱門的狀態(tài)。對于四足機器人來說,要具備自主能力,就要基于環(huán)境感知傳感器來建立準確、能夠表達豐富信息的地圖,能夠在線實時規(guī)劃出到達目標的路線,選擇合適的落足點�；谝陨先蝿�(wù),本論文主要完成了以下工作:（1）通過激光雷達采集回來的環(huán)境信息,處理后得到點云數(shù)據(jù);通過點云數(shù)據(jù)對環(huán)境進行地圖重構(gòu),識別出了障礙柵格,建立了地面的高度圖,并且得到了一系列的地形要素,包括地形曲率、地形法向量等;（2）基于動態(tài)窗口法進行了路徑規(guī)劃算法的改進,從機器人運動模型、路徑枚舉方法、路徑評價方法三個方面介紹了改進后的算法。相對動態(tài)窗口法,改進后的算法枚舉更加直觀,且枚舉量的大小可以主動調(diào)節(jié),以此來協(xié)調(diào)算法的效率和精度。評價指標主要包括障礙物的有無、與全局規(guī)劃路徑的貼合程度（用來避免陷入局部極小值）以及距離目標的遠近;（3）基于四足機器人的walk步態(tài)進行落足點規(guī)劃。首先通過設(shè)計行走方法保證了機器人在行走過程中的穩(wěn)定性。接著提出了評價候選落足點的... 

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文選題及研究意義
    1.2 環(huán)境感知與四足機器人落足點規(guī)劃的研究現(xiàn)狀及難點
        1.2.1 環(huán)境感知算法研究現(xiàn)狀
        1.2.2 四足機器人落足點規(guī)劃研究現(xiàn)狀
        1.2.3 研究難點
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 基于激光雷達的環(huán)境地圖重構(gòu)
    2.1 激光雷達簡介
        2.1.1 RS-Li DAR激光雷達簡介
        2.1.2 16線激光雷達工作原理
        2.1.3 激光雷達數(shù)據(jù)獲取
    2.2 四足機器人本體坐標系
        2.2.1 四足機器人模型
        2.2.2 四足機器人本體坐標系與激光雷達坐標系的轉(zhuǎn)換
        2.2.3 激光雷達坐標系的標定
    2.3 環(huán)境地圖模型與地圖重構(gòu)
        2.3.1 幾類環(huán)境地圖簡介
        2.3.2 基于柵格地圖的地圖重構(gòu)
        2.3.3 實驗分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于柵格地圖的路徑規(guī)劃方法研究
    3.1 路徑規(guī)劃算法簡介
        3.1.1 BUG避障算法
        3.1.2 DWA(dynamic window approach)算法
        3.1.3 APF(Artificial Potential Field)算法
    3.2 基于DWA的改進算法
        3.2.1 機器人運動模型
        3.2.2 障礙物表示與全局規(guī)劃路徑表示
        3.2.3 局部路徑枚舉方法
        3.2.4 局部路徑評價方法
        3.2.5 實驗分析
    3.3 期望質(zhì)心軌跡
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于地圖重構(gòu)的落足點規(guī)劃方法研究
    4.1 基于walk步態(tài)四足機器人的穩(wěn)定策略
    4.2 四足機器人候選落足點評價函數(shù)
        4.2.1 地形因素與落足點選擇
        4.2.2 前進方向與落足點選擇
        4.2.3 速度大小與落足點選擇
        4.2.4 落足點評價函數(shù)的定義
    4.3 基于落足點評價函數(shù)的落足點序列的確定
    4.4 本章小結(jié)
第五章 仿真實驗結(jié)果分析
    5.1 仿真環(huán)境介紹
    5.2 路徑規(guī)劃仿真結(jié)果與分析
    5.3 落足點規(guī)劃仿真結(jié)果與分析
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 未來工作展望
致謝
參考文獻
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3720137