發(fā)布時間：2023-03-19 20:27

　　近些年來,隨著移動機器人在社會各個領域的應用日益擴增,與其關聯(lián)的各項關鍵技術得到了國內外相關研究者的密切關注。針對室內場景而言,自主導航功能是移動機器人實現(xiàn)多種附加服務功能的基礎,更是機器人智能化的重要體現(xiàn)。為了提高開發(fā)效率,本課題在ROS(Robot Operating System)基礎上進行移動機器人自主導航相關技術的研究,主要包括基于ROS的機器人導航框架系統(tǒng)設計、機器人的位姿估計、柵格地圖構建和全局路徑規(guī)劃、局部路徑規(guī)劃等幾個方面。論文的主要研究內容如下:1.進行基于ROS的移動機器人綜合系統(tǒng)硬件平臺搭建,為后續(xù)進行自主導航功能算法的驗證做準備。首先對ROS的自主導航框架進行了介紹分析,建立了本課題的導航系統(tǒng)框架;接著對光電編碼傳感器、IMU(Inertial Measurement Unit)和激光雷達的工作原理及原始誤差等進行了詳細研究與分析;最后對差分運動平臺的里程計模型進行了分析,確立了系統(tǒng)的運動位姿變換方程。2.針對利用單一傳感器容易產生較大定位誤差的缺陷,使用擴展卡爾曼濾波對IMU和里程計二者的數(shù)據(jù)進行有效融合,初步提升機器人的位姿預估精度。并提出將修正后的觀測模...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 自主移動機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內外自主移動機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于ROS的自主移動機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 移動機器人自主導航技術發(fā)展趨勢
    1.4 本文的研究目標及章節(jié)內容
        1.4.1 研究目標及實現(xiàn)方法
        1.4.2 章節(jié)內容
第2章 機器人系統(tǒng)框架設計與移動平臺開發(fā)
    2.1 ROS自主導航框架
        2.1.1 ROS的設計目標及特點
        2.1.2 ROS自主導航系統(tǒng)架構
    2.2 信息采集模塊傳感器選型
        2.2.1 光電編碼器
        2.2.2 慣性測量單元
        2.2.3 激光雷達傳感器
        2.2.4 傳感器誤差實驗分析
    2.3 移動機器人運動模型分析
    2.4 移動機器人運動平臺集成
    2.5 本章小結
第3章 移動機器人的SLAM問題研究
    3.1 SLAM基礎理論
        3.1.1 SLAM數(shù)學描述
        3.1.2 環(huán)境模型描述
    3.2 內部傳感器數(shù)據(jù)融合
        3.2.1 擴展卡爾曼濾波原理
        3.2.2 EKF 融合里程計和 IMU 數(shù)據(jù)
    3.3 基于柵格模型的 RBPF-SLAM 算法研究
        3.3.1 RBPF-SLAM 算法
        3.3.2 RBPF-SLAM 位姿估計
        3.3.3 RBPF-SLAM 柵格地圖構建
    3.4 本章小結
第4章 移動機器人路徑規(guī)劃算法實現(xiàn)
    4.1 全局路徑規(guī)劃
        4.1.1 RRT*算法原理
        4.1.2 改進RRT*算法研究
        4.1.3 路徑平滑策略
        4.1.4 全局路徑規(guī)劃實驗仿真
    4.2 局部路徑規(guī)劃
        4.2.1 DWA速度采樣
        4.2.2 DWA軌跡評價
        4.2.3 DWA評價函數(shù)實驗分析
    4.3 混合路徑規(guī)劃算法實驗
    4.4 本章小結
第5章 基于ROS的自主導航實驗
    5.1 ROS導航軟件具體設計
    5.2 傳感器節(jié)點調試
        5.2.1 激光雷達節(jié)點(rplidarNode)
        5.2.2 里程計節(jié)點(odometryNode)
    5.3 構建地圖實驗分析
    5.4 路徑規(guī)劃實驗分析
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 未來展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3765915