伴隨著人類社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對制造、交通、物流、醫(yī)療、餐飲、服務(wù)、國防等各種環(huán)境下的移動機器人的需求日益擴大,人類對移動機器人的智能水平和準確性、精確性、安全性有了越來越高的要求。為了提高移動機器人的開發(fā)效率和技術(shù)平臺的通用性,快速滿足應(yīng)用環(huán)境和場景的多樣性需求,本文以室內(nèi)辦公環(huán)境下移動機器人自主導(dǎo)航為應(yīng)用背景,基于具有通用性的機器人開源操作系統(tǒng)（Robot Operating System,ROS）平臺,對移動機器人的環(huán)境建模和路徑規(guī)劃進行研究。1、基于ROS的移動機器人平臺構(gòu)建。以小型移動機器人為硬件平臺,在PC機和機器人上位機分別安裝Linux系統(tǒng)（Ubuntu）和ROS,創(chuàng)建移動機器人軟件平臺,實現(xiàn)ROS環(huán)境下機器人和PC機的組網(wǎng),并在PC機ROS系統(tǒng)中,對可視化仿真環(huán)境及與移動機器人上位機通信進行測試,完成移動機器人軟件平臺構(gòu)建。2、基于多傳感器信息融合的Hector SLAM環(huán)境地圖創(chuàng)建。為了建立移動機器人導(dǎo)航用環(huán)境模型,對單純依賴激光雷達數(shù)據(jù)的Hector SLAM地圖創(chuàng)建方法進行改進,將激光雷達、里程計和慣導(dǎo)（IMU）多個傳感器數(shù)據(jù)進行融合,通過里程計輔助方式改進數(shù)... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

移動機器人應(yīng)用場景Figure1-1“Mobilerobotapplicationscenarios”

侍狻?jeil[33]等人基于群體智能優(yōu)化方法，進行靜態(tài)和動態(tài)環(huán)境中移動機器人的智能路徑規(guī)劃算法的設(shè)計，在螞蟻年齡的修改上引入標準的蟻群優(yōu)化策略。Jung[34]等人提出了一種基于網(wǎng)格的方法，解決了移動機器人的局部路徑規(guī)劃陷入最優(yōu)的問題。Wu[35]等人開發(fā)了用于執(zhí)行移動機器人路徑規(guī)劃的廣義波前算法。Ajeil[36]等人通過執(zhí)行混合粒子群優(yōu)化-修改頻率蝙蝠算法來形成優(yōu)化路徑。Quemelli[37]等人結(jié)合建圖，搜索和路徑規(guī)劃技術(shù)，來使移動機器人能夠?qū)⑽矬w從隨機位置自動推到最終目的地。1.2.3機器人開源操作系統(tǒng)（ROS）的發(fā)展圖1-2移動機器人應(yīng)用場景Figure1-2MobilerobotapplicationscenariosROS這一開源操作系統(tǒng)兼?zhèn)淞硕喾N操作系統(tǒng)的功能，在實際使用上，ROS必須運行在具體的計算機操作系統(tǒng)之上，常用的是Linux系統(tǒng)，故ROS也被稱之為元操作系統(tǒng)。ROS提供了用戶、計算機操作系統(tǒng)和外部設(shè)備之間的通信功能，這些外部設(shè)備包括各類傳感器。如圖1-2所示，ROS于2007年誕生于斯坦福大學(xué)，2008年后被WillowGarage公司接管。2013年后組建了基金會（OSRF）對ROS進行維護。現(xiàn)在ROS已經(jīng)過十余年發(fā)展，ROS2已經(jīng)正式發(fā)布[38]。機器人領(lǐng)域在飛速發(fā)展，功能也越來越復(fù)雜，ROS這一機器人開源操作系統(tǒng)的出現(xiàn)恰好滿足了機器人發(fā)展對提高代碼復(fù)用率及功能模塊化的高要求[39]。如圖1-3所示，ROS可以抽象成一個有通信機制、開發(fā)應(yīng)用、功能、生態(tài)系統(tǒng)等構(gòu)成的總成。

ROS的系統(tǒng)構(gòu)成


本文編號：3089358