發(fā)布時(shí)間：2017-08-02 12:17

  本文關(guān)鍵詞：一種基于ROS的新型家庭服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 輕量化機(jī)械臂 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人 機(jī)器人操作系統(tǒng)

【摘要】：移動(dòng)家庭服務(wù)機(jī)器人是目前機(jī)器人比較熱門的研究方向和投資方向。但是由于成本和技術(shù)的問題,具有良好操作性能而價(jià)格又相對(duì)合適的高性價(jià)比移動(dòng)家庭服務(wù)機(jī)器人目前還沒有問世。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)狀,TAMS課題組與昆山市工業(yè)技術(shù)研究院攜手對(duì)機(jī)器人的性能和程序進(jìn)行研究,希望可以開發(fā)出一款高性價(jià)比的清潔機(jī)器人。首先,回顧一下服務(wù)機(jī)器人,輕型臂,SLAM技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展。其次,設(shè)計(jì)服務(wù)機(jī)器人的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu),并把機(jī)器人分為多個(gè)模塊,其中每個(gè)模塊都有一定的性能指標(biāo)要求。對(duì)四自由度機(jī)械臂進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)和計(jì)算,確定了機(jī)械臂的D-H參數(shù)表,對(duì)機(jī)械操作臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解,并用MATLAB仿真驗(yàn)證機(jī)械臂的可達(dá)性。還研究了四自由度機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃問題,在MATLAB軟件中仿真了一個(gè)擦桌子的演示動(dòng)畫。再次,機(jī)器人本體設(shè)計(jì)加工和調(diào)試完成后,作者又通過學(xué)習(xí)和使用機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS),簡(jiǎn)化了構(gòu)建一個(gè)服務(wù)型機(jī)器人所需要的大部分底層操作,運(yùn)行了MoveIt!運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,Gazebo機(jī)器人仿真和SLAM軟件包。并開發(fā)了在沒有機(jī)器人實(shí)物的情況下利用ROS進(jìn)行仿真的接口程序。利用仿真節(jié)約了使用樣機(jī)驗(yàn)證產(chǎn)品的費(fèi)用。最后,總結(jié)全文,并對(duì)以后的進(jìn)一步研究提出建議和展望。
【關(guān)鍵詞】：輕量化機(jī)械臂 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人 機(jī)器人操作系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 主要符號(hào)對(duì)照表13-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 引言14
• 1.2 移動(dòng)家庭服務(wù)機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述14-19
• 1.2.1 國外移動(dòng)家庭服務(wù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)移動(dòng)家庭服務(wù)機(jī)器人研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 國內(nèi)外輕型機(jī)械臂研究綜述19-23
• 1.3.1 國外輕型機(jī)械臂研究綜述19-22
• 1.3.2 國內(nèi)輕型機(jī)械臂研究綜述22-23
• 1.4 服務(wù)機(jī)器人底盤介紹23-24
• 1.5 服務(wù)機(jī)器人常用地圖構(gòu)建與定位方法介紹24-26
• 1.5.1 內(nèi)部傳感器定位24
• 1.5.2 主動(dòng)傳感器定位24-25
• 1.5.3 視覺傳感器定位25
• 1.5.4 全球衛(wèi)星定位25
• 1.5.5 基于神經(jīng)認(rèn)知模型的定位25-26
• 1.6 本研究課題的意義和主要研究內(nèi)容26-27
• 1.6.1 選題意義26
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容26-27
• 第二章 服務(wù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 服務(wù)機(jī)器人整體概念方案27-28
• 2.3 服務(wù)機(jī)器人底盤構(gòu)型方案28-29
• 2.3.1 底盤的主要技術(shù)指標(biāo)28
• 2.3.2 底盤的外形設(shè)計(jì)28-29
• 2.4 服務(wù)機(jī)器人身體構(gòu)型方案29
• 2.5 服務(wù)機(jī)器人頭部及云臺(tái)構(gòu)型方案29-30
• 2.6 機(jī)械臂構(gòu)型方案30-33
• 2.6.1 重量指標(biāo)分配30
• 2.6.2 機(jī)械臂構(gòu)型選擇30-31
• 2.6.3 關(guān)節(jié)長度的確定31
• 2.6.4 關(guān)節(jié)參數(shù)的計(jì)算31-32
• 2.6.5 機(jī)械臂電機(jī)的選擇32-33
• 2.7 服務(wù)機(jī)器人電器連接33
• 2.8 本章小結(jié)33-35
• 第三章 輕型機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 服務(wù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析35-36
• 3.3 機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)36-40
• 3.3.1 描述空間物體位姿的方法36-37
• 3.3.2 機(jī)器人坐標(biāo)建立37-38
• 3.3.3 坐標(biāo)變換矩陣計(jì)算38-40
• 3.4 機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)40-42
• 3.4.1 求d_140-41
• 3.4.2 求θ_241
• 3.4.3 求θ_3, θ_4, θ_541-42
• 3.5 利用機(jī)器人工具箱的一些前期驗(yàn)證42-44
• 3.5.1 基于MATLAB工具箱的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真42-43
• 3.5.2 機(jī)械臂原理樣機(jī)的實(shí)物驗(yàn)證43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 輕型機(jī)械臂的軌跡生成45-51
• 4.1 引言45
• 4.2 關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方法45-46
• 4.2.1 三次多項(xiàng)式45-46
• 4.2.2 高次多項(xiàng)式46
• 4.3 笛卡爾空間規(guī)劃方法46-47
• 4.4 MATLAB軌跡規(guī)劃仿真47-49
• 4.4.1 關(guān)節(jié)空間規(guī)劃47-48
• 4.4.2 笛卡爾直線規(guī)劃48-49
• 4.5 擦桌路徑生成實(shí)例49
• 4.6 本章小結(jié)49-51
• 第五章 服務(wù)機(jī)器人的總體控制方案51-62
• 5.1 引言51-53
• 5.2 基于ROS的服務(wù)機(jī)器人總體控制方案53-55
• 5.2.1 NVIDIA? Jetson TK153-54
• 5.2.2 壓力傳感器54
• 5.2.3 Realsense深度相機(jī)54-55
• 5.3 導(dǎo)出機(jī)器人的STL格式模型55
• 5.4 在ROS里建立機(jī)器人三維模型55-58
• 5.5 基于MoveIt! 的機(jī)械臂軌跡規(guī)劃58-60
• 5.5.1 定義關(guān)節(jié)類型58
• 5.5.2 JTAC介紹58-59
• 5.5.3 MoveIt! 逆解方法介紹59
• 5.5.4 MoveIt! 控制構(gòu)架59-60
• 5.5.5 配置MoveIt! 并進(jìn)行路徑規(guī)劃60
• 5.6 基于深度相機(jī)的室內(nèi)地圖建立與導(dǎo)航60-61
• 5.7 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄A 服務(wù)機(jī)器人URDF文件代碼66-68
• 附錄B Launch文件代碼68-69
• 附錄C Arduino程序69-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果71-72
• 致謝72

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