近年來,隨著機器人技術的發(fā)展,各個領域開始逐漸地結(jié)合機器人技術打造智能化產(chǎn)業(yè)。隨著我國醫(yī)院服務的需求逐漸增大,醫(yī)護人員的缺口也在逐年增加。醫(yī)用配送機器人是移動機器人技術在醫(yī)院服務領域的一種應用,其目的是為了緩解醫(yī)院內(nèi)醫(yī)護人員的工作強度及壓力。針對目前醫(yī)用配送機器人多采用單車體結(jié)構(gòu)導致存儲量小的問題以及醫(yī)院內(nèi)的實際環(huán)境,本文設計開發(fā)了一款拖車型自主醫(yī)用配送機器人,設計了拖車型機器人的關鍵機械結(jié)構(gòu),以及拖車型醫(yī)用配送機器人的硬件和軟件控制系統(tǒng),分析并改進了機器人的SLAM算法和路徑規(guī)劃算法,實現(xiàn)了拖車型醫(yī)用配送機器人的建圖、定位及自主導航功能。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,設計了拖車型自主醫(yī)用配送機器人關鍵機械結(jié)構(gòu)。分析設計機器人的底盤結(jié)構(gòu),根據(jù)離軸式拖車的特點設計了兩種拖車連接裝置,并進行了三維建模,搭建了拖車型醫(yī)用配送機器人的實驗平臺。其次,設計了拖車型自主醫(yī)用配送機器人控制系統(tǒng)。在硬件方面,根據(jù)實際情況對機器人的控制系統(tǒng)各模塊進行分析及選型,并完成了原理圖的設計。在軟件方面,分別針對上、下位機提出了總體方案,分析了上位機中各節(jié)點功能,下位機采用增量式PID算法實現(xiàn)驅(qū)動電機的閉環(huán)控制,并... 

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 選題目的及意義
    1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)與水平
        1.2.1 醫(yī)用配送機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 移動機器人SLAM技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 移動機器人路徑規(guī)劃技術研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究內(nèi)容及具體安排
2 拖車型自主醫(yī)用配送機器人總體結(jié)構(gòu)及分析
    2.1 拖車型自主醫(yī)用配送機器人總體方案設計
    2.2 拖車型醫(yī)用配送機器人結(jié)構(gòu)設計
        2.2.1 拖車型醫(yī)用配送機器人底盤結(jié)構(gòu)設計
        2.2.2 拖車型醫(yī)用配送機器人連接裝置設計
    2.3 本章小結(jié)
3 拖車型醫(yī)用配送機器人控制系統(tǒng)設計
    3.1 拖車型醫(yī)用配送機器人控制系統(tǒng)硬件設計
        3.1.1 硬件系統(tǒng)設計方案
        3.1.2 配送機器人硬件選型及布局
    3.2 拖車型醫(yī)用配送機器人控制系統(tǒng)軟件設計
        3.2.1 上位機軟件系統(tǒng)
        3.2.2 下位機軟件系統(tǒng)
    3.3 本章小結(jié)
4 建圖算法研究
    4.1 建圖誤差分析
        4.1.1 里程計誤差分析及其標定
        4.1.2 激光雷達工作原理及誤差分析
    4.2 建圖算法分析
        4.2.1 Gmapping算法
        4.2.2 Cartographer算法
    4.3 Cartographer改進算法
    4.4 本章小結(jié)
5 路徑規(guī)劃算法研究
    5.1 全局路徑規(guī)劃
    5.2 局部路徑規(guī)劃
        5.2.1 動態(tài)窗口算法簡介
        5.2.2 運動學模型建立
        5.2.3 基于路徑跟蹤的動態(tài)窗口算法
        5.2.4 仿真驗證
    5.3 本章小結(jié)
6 拖車型醫(yī)用配送機器人實驗及分析
    6.1 機器人基礎設置
    6.2 實驗環(huán)境
    6.3 建圖實驗
        6.3.1 實驗目的及步驟
        6.3.2 實驗配置
        6.3.3 實驗結(jié)果及分析
    6.4 機器人導航與避障實驗
        6.4.1 實驗目的
        6.4.2 實驗過程及結(jié)果
        6.4.3 載重對拖車型機器人軌跡的影響
        6.4.4 結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間的科研成果目錄
附錄A: 基于路徑跟蹤的動態(tài)窗口算法MAILAB程序
附錄B: 下位機控制程序


【參考文獻】：
期刊論文
[1]智能巡檢機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 苗俊,尤志鵬,袁齊坤,劉立文,王璋.  設備管理與維修. 2019(24)
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[3]SLAM后端優(yōu)化算法的研究[J]. 劉芳.  智能計算機與應用. 2019(06)
[4]一種基于麥克納姆輪的獨立懸掛系統(tǒng)設計[J]. 張淇杰,吳宏裕,袁嘉霽,李宏宇.  機械工程與自動化. 2019(06)
[5]物流機器人：從創(chuàng)新產(chǎn)品到整體方案的集中展示[J]. 本刊編輯部.  物流技術與應用. 2019(12)
[6]基于迭代無跡卡爾曼濾波的無人機編隊協(xié)同導航[J]. 唐大全,鄧偉棟,唐管政,鹿珂珂,陳正.  自動化與儀表. 2019(10)
[7]角度編碼器的校準和應用[J]. 孫佳媛,劉芳芳,馬建敏.  上海計量測試. 2019(05)
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碩士論文
[1]基于Cartographer算法的SLAM與導航機器人設計[D]. 賈浩.山東大學 2019
[2]護士助手機器人系統(tǒng)設計[D]. 李飛.哈爾濱工程大學 2017
[3]一種智能移動機器人通用控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 吳晨晨.南京航空航天大學 2012



本文編號：3727354