發(fā)布時(shí)間：2024-02-20 01:46

　　足式機(jī)器人依靠離散支撐點(diǎn)運(yùn)動(dòng),相較于輪式、蠕動(dòng)式、履帶式等其它移動(dòng)方式,對行走路面的要求更低,靈活性更強(qiáng)。足式機(jī)器人中,四足機(jī)器人在保證穩(wěn)定性的同時(shí)避免了機(jī)構(gòu)的冗余,是機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向之一。本文針對四足機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境下的應(yīng)用需求,選用RGB-D相機(jī)為主要外部環(huán)境傳感器,研究四足機(jī)器人的環(huán)境感知與步態(tài)規(guī)劃算法。主要研究內(nèi)容如下:首先,基于視覺SLAM算法分析了室內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn),提出結(jié)合視覺特征點(diǎn)與環(huán)境中的平面特征的視覺前端,研究點(diǎn)、面特征的提取、匹配以及運(yùn)動(dòng)求解算法。根據(jù)視覺里程計(jì)特點(diǎn),選用基于位姿圖的后端優(yōu)化算法,設(shè)計(jì)回環(huán)檢測,完成RGB-D SLAM算法設(shè)計(jì),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了點(diǎn)、面特征結(jié)合能有效地增強(qiáng)SLAM算法的魯棒性。其次,研究四足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃,分析其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,構(gòu)建起四足機(jī)器人的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。以穩(wěn)定裕度為衡量基準(zhǔn)提出了一種四足機(jī)器人的非連續(xù)靜步態(tài),包括機(jī)器人的重心軌跡規(guī)劃與擺動(dòng)足端軌跡規(guī)劃,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了四足機(jī)器人靜步態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。再次,將視覺SLAM算法生成的點(diǎn)云地圖與四足機(jī)器人靜步態(tài)結(jié)合,提出了基于點(diǎn)云地圖的機(jī)器人路徑規(guī)劃算法。將點(diǎn)云地圖轉(zhuǎn)化為高程柵格地圖...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 四足機(jī)器人導(dǎo)航研究現(xiàn)狀
        1.2.2 同步定位與建圖算法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 四足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
        1.3.1 基于點(diǎn)面特征的RGB-D視覺SLAM算法
        1.3.2 四足機(jī)器人的靜步態(tài)規(guī)劃
        1.3.3 基于點(diǎn)云地圖的路徑規(guī)劃算法
第2章 基于點(diǎn)面特征的RGB-D視覺SLAM算法
    2.1 引言
    2.2 相機(jī)模型分析
        2.2.1 相機(jī)簡介
        2.2.2 相機(jī)的內(nèi)外參模型
        2.2.3 相機(jī)標(biāo)定
    2.3 基于點(diǎn)、面特征的RGB-D視覺里程計(jì)
        2.3.1 視覺里程計(jì)算法框架
        2.3.2 點(diǎn)、面特征提取
        2.3.3 點(diǎn)、面特征匹配
        2.3.4 運(yùn)動(dòng)求解
    2.4 后端優(yōu)化及回環(huán)檢測
        2.4.1 基于位姿圖的后端優(yōu)化
        2.4.2 回環(huán)檢測
    2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        2.5.1 特征提取與匹配實(shí)驗(yàn)
        2.5.2 基于點(diǎn)面特征的RGB-D視覺SLAM
    2.6 本章小結(jié)
第3章 四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)選擇
        3.2.1 四足機(jī)器人腿部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
        3.2.2 四足機(jī)器人選擇
    3.3 四足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.3.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.3.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 四足機(jī)器人靜步態(tài)規(guī)劃
    4.1 引言
    4.2 四足機(jī)器人的穩(wěn)定裕度
    4.3 四足機(jī)器人的邁步順序
        4.3.1 四足機(jī)器人前進(jìn)邁步順序
        4.3.2 四足機(jī)器人轉(zhuǎn)向邁步順序
    4.4 四足機(jī)器人的重心軌跡規(guī)劃
        4.4.1 四足機(jī)器人前進(jìn)重心軌跡規(guī)劃
        4.4.2 四足機(jī)器人轉(zhuǎn)向重心軌跡規(guī)劃
        4.4.3 四足機(jī)器人重心運(yùn)動(dòng)方程
    4.5 四足機(jī)器人的足端軌跡規(guī)劃
        4.5.1 基于高程地圖的足端落點(diǎn)高度提取
        4.5.2 四足機(jī)器人擺動(dòng)足在移動(dòng)坐標(biāo)系{M}下的擺動(dòng)軌跡
        4.5.3 四足機(jī)器人擺動(dòng)足在軀干坐標(biāo)系{B}下的擺動(dòng)軌跡
    4.6 四足機(jī)器人的靜步態(tài)規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)
        4.6.1 四足機(jī)器人仿真模型建立
        4.6.2 四足機(jī)器人行走實(shí)驗(yàn)
    4.7 本章小結(jié)
第5章 基于點(diǎn)云地圖的機(jī)器人路徑規(guī)劃
    5.1 引言
    5.2 地形代價(jià)函數(shù)
        5.2.1 地形特征及計(jì)算方式
        5.2.2 地形代價(jià)地圖
    5.3 機(jī)器人體心路徑搜索
    5.4 基于點(diǎn)云地圖的路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 代價(jià)地圖建立實(shí)驗(yàn)
        5.4.2 機(jī)器人路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3903650