發(fā)布時間：2017-08-02 12:17

  本文關鍵詞：一種基于ROS的新型家庭服務機器人設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： 輕量化機械臂 運動學分析 移動服務機器人 機器人操作系統(tǒng)

【摘要】：移動家庭服務機器人是目前機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的問題,具有良好操作性能而價格又相對合適的高性價比移動家庭服務機器人目前還沒有問世。針對這個現(xiàn)狀,TAMS課題組與昆山市工業(yè)技術研究院攜手對機器人的性能和程序進行研究,希望可以開發(fā)出一款高性價比的清潔機器人。首先,回顧一下服務機器人,輕型臂,SLAM技術的國內外發(fā)展。其次,設計服務機器人的外形和內部結構,并把機器人分為多個模塊,其中每個模塊都有一定的性能指標要求。對四自由度機械臂進行了理論設計和計算,確定了機械臂的D-H參數(shù)表,對機械操作臂進行運動學正解和逆解,并用MATLAB仿真驗證機械臂的可達性。還研究了四自由度機械臂的軌跡規(guī)劃問題,在MATLAB軟件中仿真了一個擦桌子的演示動畫。再次,機器人本體設計加工和調試完成后,作者又通過學習和使用機器人操作系統(tǒng)(ROS),簡化了構建一個服務型機器人所需要的大部分底層操作,運行了MoveIt!運動規(guī)劃,Gazebo機器人仿真和SLAM軟件包。并開發(fā)了在沒有機器人實物的情況下利用ROS進行仿真的接口程序。利用仿真節(jié)約了使用樣機驗證產品的費用。最后,總結全文,并對以后的進一步研究提出建議和展望。
【關鍵詞】：輕量化機械臂 運動學分析 移動服務機器人 機器人操作系統(tǒng)
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 主要符號對照表13-14
• 第一章 緒論14-27
• 1.1 引言14
• 1.2 移動家庭服務機器人國內外研究現(xiàn)狀綜述14-19
• 1.2.1 國外移動家庭服務機器人研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內移動家庭服務機器人研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 國內外輕型機械臂研究綜述19-23
• 1.3.1 國外輕型機械臂研究綜述19-22
• 1.3.2 國內輕型機械臂研究綜述22-23
• 1.4 服務機器人底盤介紹23-24
• 1.5 服務機器人常用地圖構建與定位方法介紹24-26
• 1.5.1 內部傳感器定位24
• 1.5.2 主動傳感器定位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)認知模型的定位25-26
• 1.6 本研究課題的意義和主要研究內容26-27
• 1.6.1 選題意義26
• 1.6.2 主要研究內容26-27
• 第二章 服務機器人結構設計27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 服務機器人整體概念方案27-28
• 2.3 服務機器人底盤構型方案28-29
• 2.3.1 底盤的主要技術指標28
• 2.3.2 底盤的外形設計28-29
• 2.4 服務機器人身體構型方案29
• 2.5 服務機器人頭部及云臺構型方案29-30
• 2.6 機械臂構型方案30-33
• 2.6.1 重量指標分配30
• 2.6.2 機械臂構型選擇30-31
• 2.6.3 關節(jié)長度的確定31
• 2.6.4 關節(jié)參數(shù)的計算31-32
• 2.6.5 機械臂電機的選擇32-33
• 2.7 服務機器人電器連接33
• 2.8 本章小結33-35
• 第三章 輕型機械臂的運動學研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 服務機器人結構分析35-36
• 3.3 機器人正運動學36-40
• 3.3.1 描述空間物體位姿的方法36-37
• 3.3.2 機器人坐標建立37-38
• 3.3.3 坐標變換矩陣計算38-40
• 3.4 機器人逆運動學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 利用機器人工具箱的一些前期驗證42-44
• 3.5.1 基于MATLAB工具箱的機器人運動學仿真42-43
• 3.5.2 機械臂原理樣機的實物驗證43-44
• 3.6 本章小結44-45
• 第四章 輕型機械臂的軌跡生成45-51
• 4.1 引言45
• 4.2 關節(jié)空間規(guī)劃方法45-46
• 4.2.1 三次多項式45-46
• 4.2.2 高次多項式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 擦桌路徑生成實例49
• 4.6 本章小結49-51
• 第五章 服務機器人的總體控制方案51-62
• 5.1 引言51-53
• 5.2 基于ROS的服務機器人總體控制方案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54-55
• 5.3 導出機器人的STL格式模型55
• 5.4 在ROS里建立機器人三維模型55-58
• 5.5 基于MoveIt! 的機械臂軌跡規(guī)劃58-60
• 5.5.1 定義關節(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! 控制構架59-60
• 5.5.5 配置MoveIt! 并進行路徑規(guī)劃60
• 5.6 基于深度相機的室內地圖建立與導航60-61
• 5.7 本章小結61-62
• 結論62-63
• 參考文獻63-66
• 附錄A 服務機器人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
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果71-72
• 致謝72

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