未知環(huán)境中的自主導(dǎo)航一直是機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題,也是機(jī)器人自主化的標(biāo)識(shí)。同步定位與地圖創(chuàng)建(SLAM)技術(shù)是在無(wú)先驗(yàn)知識(shí)條件下,構(gòu)建高精度環(huán)境地圖模型,并實(shí)現(xiàn)高精度定位的重要技術(shù)手段。這一技術(shù)對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人在無(wú)人情況下實(shí)現(xiàn)自主作業(yè)具有重要意義。本論文以室內(nèi)環(huán)境中輪式機(jī)器人的自主導(dǎo)航為目標(biāo),主要進(jìn)行了以下關(guān)鍵技術(shù)的研究:首先,針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人同步定位與地圖創(chuàng)建技術(shù)中的主流算法框架基于卡爾曼濾波的SLAM和基于粒子濾波的SLAM進(jìn)行分析研究。通過(guò)MATLAB仿真兩種算法在不同噪聲環(huán)境下的定位精度得出,基于粒子濾波的SLAM算法對(duì)于復(fù)雜環(huán)境噪聲下的定位有著更好地精度,確立了適用于本平臺(tái)的算法框架。其次,對(duì)傳統(tǒng)的基于動(dòng)態(tài)窗口的DWA(Dynamic Window Approach)路徑規(guī)劃算法進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)對(duì)DWA算法相關(guān)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)以及原理的分析,提出了一種基于全局路徑的DWA算法。該算法相比與原算法有著更好地可靠性,很好地解決了最優(yōu)路徑的選擇問(wèn)題和在U型環(huán)境中傳統(tǒng)DWA算法導(dǎo)航失敗的問(wèn)題。最后,本文以輪式機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于SLAM的自主導(dǎo)航軟件系...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 同時(shí)定位與地圖構(gòu)建的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SLAM技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 SLAM技術(shù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 導(dǎo)航技術(shù)的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容
    1.6 論文的組織架構(gòu)
第2章 SLAM技術(shù)的數(shù)學(xué)模型
    2.1 SLAM的模型描述
    2.2 移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型
        2.2.1 速度模型
        2.2.2 里程計(jì)模型
    2.3 移動(dòng)機(jī)器人的觀測(cè)模型
    2.4 SLAM中常用的地圖表示方法
第3章 基于卡爾曼濾波和粒子濾波的SLAM技術(shù)研究
    3.1 卡爾曼濾波器原理
    3.2 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的SLAM原理
    3.3 基于粒子濾波的RBPF-SLAM算法原理
    3.4 仿真結(jié)果對(duì)比
    3.5 本章總結(jié)
第4章 輪式機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究
    4.1 基于Dijkstra算法和A*算法的全局路徑規(guī)劃技術(shù)研究
        4.1.1 Dijkstra路徑規(guī)劃算法的基本原理
        4.1.2 Dijkstra算法實(shí)驗(yàn)仿真
        4.1.3 A*路徑規(guī)劃算法的基本原理
        4.1.4 A*算法的實(shí)驗(yàn)仿真
    4.2 基于DWA算法的局部避障技術(shù)研究
        4.2.1 基于動(dòng)態(tài)窗口的局部避障原理
        4.2.2 基于動(dòng)態(tài)窗口的算法仿真分析
    4.3 基于動(dòng)態(tài)窗算法的優(yōu)化
    4.4 本章總結(jié)
第5章 自主導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    5.1 ROS系統(tǒng)簡(jiǎn)介
    5.2 基于ROS的SLAM系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.3 基于ROS的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.5 本章總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文成果總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3847359