本文關鍵詞：移動機器人樓層內(nèi)定位與導航研究

  更多相關文章： 移動機器人 運動控制 路徑規(guī)劃 組合定位 圖像識別 系統(tǒng)實驗

【摘要】：隨著計算機技術、傳感技術和智能控制技術的發(fā)展和提高,移動機器人的性能不斷完善,其應用范圍和領域也隨之擴大。移動機器人作為智能機器人的一個重要分支,受到了越來越多的重視和關注,特別是其核心定位與導航系統(tǒng)。本文以實驗室開發(fā)的移動機器人為研究對象,以工程應用為目的,設計了一種用于整層大樓的定位與導航系統(tǒng),包括移動機器人運動控制技術、路徑規(guī)劃與避障技術、組合定位技術。首先,依據(jù)移動機器人使用環(huán)境和工作過程對定位與導航系統(tǒng)進行了總體設計,包括伺服運動控制、路徑規(guī)劃與避障、組合定位、機器視覺。接著,選用主從式同步控制方式實現(xiàn)四輪全向驅(qū)動機器人的同步運動控制,對運動控制系統(tǒng)進行硬件選型和電路搭建,分析了移動機器人的直線行走和曲線行走運動模式,編寫了相應的運動控制軟件程序,設計了驅(qū)動電機的運動速度曲線。然后,選擇合適的避障傳感器,確定了避障和定位導航傳感器的安裝位置和連接搭建方法,通過超聲波傳感器來實現(xiàn)機器人在走廊上的避障,設計了機器人應用樓層的電子地圖,通過基于電子地圖的深度遍歷搜索出起點至目標的最短路徑。再設計了基于編碼器和磁力計的相對定位和基于機器視覺的絕對定位及基于超聲波傳感器信息組合的絕對定位相結合的組合定位方法,通過編碼器和磁力計采集數(shù)據(jù),基于擴展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)算法確定了機器人的位姿,實現(xiàn)了機器人的相對定位,通過超聲波測距和超聲波避障傳感器的組合信息結合電子地圖確定機器人在走廊路口的絕對位置,通過圖像識別確認目標門牌的絕對位置,詳細設計了門牌的圖像處理過程,基于KNN(K-Nearest Neighbor)算法實現(xiàn)了門牌數(shù)字識別。最后,進行了系統(tǒng)實驗,包括運動模式和同步運動控制實驗、路徑規(guī)劃和避障實驗以及定位實驗,分析了運動模式的實現(xiàn)和同步控制的精度、全局路徑規(guī)劃的實現(xiàn)和走廊避障的實現(xiàn)、絕對定位和相對定位的精度,驗證了定位與導航系統(tǒng)的可行性。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：1285068