發(fā)布時(shí)間：2021-03-25 07:23

　　目前,為排除大型工業(yè)場(chǎng)所和公共場(chǎng)合的安全隱患,許多企業(yè)實(shí)行人工定期巡檢,但人的生理特征使其在巡檢過(guò)程中易形成巡檢疲勞,導(dǎo)致工作疏忽。隨著智能技術(shù)的高速發(fā)展,越來(lái)越多的巡檢工作逐漸被機(jī)器人代替,如校園、變電站、煤礦、電纜等環(huán)境的巡檢工作。本文在Linux操作系統(tǒng)、ROS開(kāi)源環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì),以ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)為核心通信架構(gòu),結(jié)合GPS/ODO（里程計(jì)）組合定位導(dǎo)航優(yōu)勢(shì),提高導(dǎo)航精度;利用Qt軟件的GUI界面設(shè)計(jì)機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),包括定位模塊、導(dǎo)航模塊、監(jiān)控模塊等。（1）針對(duì)巡檢機(jī)器人自主導(dǎo)航與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需求,設(shè)計(jì)導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)。遠(yuǎn)程監(jiān)控室布置上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,同時(shí)使用云臺(tái)相機(jī)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);巡檢機(jī)器人車載下位機(jī)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能,上位機(jī)與下位機(jī)之間使用WIFI通信。（2）研究巡檢機(jī)器人導(dǎo)航定位技術(shù)。采用GPS/ODO組合定位方法,通過(guò)卡爾曼濾波對(duì)GPS與ODO信息融合,進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)校正,以O(shè)DO為主導(dǎo)航,GPS實(shí)時(shí)矯正,提高導(dǎo)航精度,并降低成本。（3）研究巡檢機(jī)器人路徑規(guī)劃算法。對(duì)環(huán)境建模方法（可視圖法、自由空間法和柵格法）、全局路徑規(guī)劃方法（Dijkstra算法、... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國(guó)FPL公司開(kāi)發(fā)的具有防水性能的遙控操作機(jī)器人

?D.A.Carnegie等利用基于陀螺儀、里程計(jì)和加速度計(jì)的航位推算進(jìn)行導(dǎo)航。該導(dǎo)航系統(tǒng)使用GPS進(jìn)行定位，主要機(jī)載設(shè)備包括光纖陀螺、里程儀、加速度計(jì)、激光雷達(dá)、差分GPS和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)[17]。在巡檢時(shí)能夠?yàn)闄C(jī)器人實(shí)時(shí)提供連續(xù)高精度的定位信息，促進(jìn)了巡檢機(jī)器人的發(fā)展。美國(guó)FPL公司開(kāi)發(fā)出一款遙操作控制的巡檢機(jī)器人（如圖1.1所示），該機(jī)器人本體重約50磅，搭載GPS和可見(jiàn)光攝像機(jī)，防水性能良好，能夠通過(guò)遠(yuǎn)程遙控方式對(duì)變電站進(jìn)行巡檢[18]。美國(guó)CarnegieMellon大學(xué)機(jī)器人研究所的室外移動(dòng)機(jī)器人NavLab的導(dǎo)航定位系統(tǒng)（如圖1.2所示），包括一個(gè)用于定位的GPS接收器、一臺(tái)用于檢測(cè)道路信息的攝像機(jī)和一個(gè)用于檢測(cè)障礙物三維信息的激光雷達(dá)測(cè)距儀[19]。圖1.1美國(guó)FPL公司開(kāi)發(fā)的具有防水性能的遙控操作機(jī)器人圖1.2美國(guó)CarnegieMellon大學(xué)室外移動(dòng)機(jī)器人NavLab（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)機(jī)器人的研究與美國(guó)、日本等歐美國(guó)家相比相對(duì)遲緩，在機(jī)器人智能技術(shù)水

舜罅康淖式�。臍ぐ我�?賾諢?魅思際躚芯肯災(zāi)?岣擼?乇鶚且貧??魅?方面的成果和進(jìn)展。我國(guó)自主導(dǎo)航方式從最初的預(yù)埋磁條導(dǎo)航發(fā)展到目前的GPS導(dǎo)航[20]、超聲波檢測(cè)技術(shù)、激光導(dǎo)航技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)和視覺(jué)導(dǎo)航等多種方式；控制方法也發(fā)展到智能控制算法，如模糊控制，啟發(fā)式搜索，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法等。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，將推動(dòng)整個(gè)機(jī)器人行業(yè)技術(shù)的全面進(jìn)步[21]。沈陽(yáng)新松研制了輪式行走式巡檢機(jī)器人，采用預(yù)埋的磁條導(dǎo)航，可程控自動(dòng)和人工遠(yuǎn)程遙控兩種控制方式[22]，如圖1.3所示。重慶超高壓公司先后研制了兩代巡檢機(jī)器人，第一代為履帶式，第二代為輪式[23]，如圖1.4所示。圖1.3沈陽(yáng)新松輪式行走機(jī)器人圖1.4重慶超高壓公司輪式巡檢機(jī)器人（3）巡檢機(jī)器人導(dǎo)航發(fā)展趨勢(shì)巡檢機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人一種，其使用環(huán)境和實(shí)現(xiàn)功能更加明確。未來(lái)，巡檢機(jī)器人導(dǎo)航主要從以下幾方面發(fā)展：①?gòu)膶?dǎo)航準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)，更加精準(zhǔn)，更加穩(wěn)定。不僅需要提高傳感器精度，而且對(duì)路徑規(guī)劃算法要求更高。②從導(dǎo)航方式來(lái)說(shuō)，多種導(dǎo)航方式配合使用。無(wú)論哪一種導(dǎo)航，單獨(dú)使用都會(huì)存在局限性，因此采用多傳感器結(jié)合，相互彌補(bǔ)缺陷，提高導(dǎo)航的魯棒性和適應(yīng)性。③從導(dǎo)航領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，多學(xué)科交叉發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等學(xué)科的共同發(fā)展，為機(jī)器人多元化、智能化、通用化、廣泛化發(fā)展奠定基矗④從導(dǎo)航應(yīng)用來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)更加模塊化。導(dǎo)航系統(tǒng)是由若干不同層次的模塊結(jié)合而成，并且通過(guò)研究使接口多元化或統(tǒng)一化，來(lái)提高模塊的復(fù)用率、減小機(jī)器人開(kāi)發(fā)周期[36]。


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