本文關(guān)鍵詞：移動(dòng)機(jī)器人樓層內(nèi)定位與導(dǎo)航研究

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【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和智能控制技術(shù)的發(fā)展和提高,移動(dòng)機(jī)器人的性能不斷完善,其應(yīng)用范圍和領(lǐng)域也隨之?dāng)U大。移動(dòng)機(jī)器人作為智能機(jī)器人的一個(gè)重要分支,受到了越來(lái)越多的重視和關(guān)注,特別是其核心定位與導(dǎo)航系統(tǒng)。本文以實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的移動(dòng)機(jī)器人為研究對(duì)象,以工程應(yīng)用為目的,設(shè)計(jì)了一種用于整層大樓的定位與導(dǎo)航系統(tǒng),包括移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、路徑規(guī)劃與避障技術(shù)、組合定位技術(shù)。首先,依據(jù)移動(dòng)機(jī)器人使用環(huán)境和工作過(guò)程對(duì)定位與導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),包括伺服運(yùn)動(dòng)控制、路徑規(guī)劃與避障、組合定位、機(jī)器視覺(jué)。接著,選用主從式同步控制方式實(shí)現(xiàn)四輪全向驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的同步運(yùn)動(dòng)控制,對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件選型和電路搭建,分析了移動(dòng)機(jī)器人的直線行走和曲線行走運(yùn)動(dòng)模式,編寫(xiě)了相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制軟件程序,設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)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(dǎo)航傳感器的安裝位置和連接搭建方法,通過(guò)超聲波傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在走廊上的避障,設(shè)計(jì)了機(jī)器人應(yīng)用樓層的電子地圖,通過(guò)基于電子地圖的深度遍歷搜索出起點(diǎn)至目標(biāo)的最短路徑。再設(shè)計(jì)了基于編碼器和磁力計(jì)的相對(duì)定位和基于機(jī)器視覺(jué)的絕對(duì)定位及基于超聲波傳感器信息組合的絕對(duì)定位相結(jié)合的組合定位方法,通過(guò)編碼器和磁力計(jì)采集數(shù)據(jù),基于擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter,EKF)算法確定了機(jī)器人的位姿,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的相對(duì)定位,通過(guò)超聲波測(cè)距和超聲波避障傳感器的組合信息結(jié)合電子地圖確定機(jī)器人在走廊路口的絕對(duì)位置,通過(guò)圖像識(shí)別確認(rèn)目標(biāo)門牌的絕對(duì)位置,詳細(xì)設(shè)計(jì)了門牌的圖像處理過(guò)程,基于KNN(K-Nearest Neighbor)算法實(shí)現(xiàn)了門牌數(shù)字識(shí)別。最后,進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),包括運(yùn)動(dòng)模式和同步運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)、路徑規(guī)劃和避障實(shí)驗(yàn)以及定位實(shí)驗(yàn),分析了運(yùn)動(dòng)模式的實(shí)現(xiàn)和同步控制的精度、全局路徑規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)和走廊避障的實(shí)現(xiàn)、絕對(duì)定位和相對(duì)定位的精度,驗(yàn)證了定位與導(dǎo)航系統(tǒng)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1285068