基于激光雷达的热成像巡检机器人设计与实现

发布时间：2021-05-11 11:31

　　随着机器人技术的迅速发展,机器人在各行各业的应用越来越广泛,不同工作环境中机器人承担着各种各样的任务。在发电厂、变电站和电力设备较多的工厂,为保证设备的安全运行,需要对主要电缆线路进行定期巡检,及时发现电缆过热等安全隐患。传统的人工巡检方式工作效率低、数据记录不完善,并且恶劣的巡检环境对工作人员身体也有一定的危害,因此智能巡检机器人应运而生。本文根据青岛某工厂巡检任务需求,研究并设计了基于激光雷达的无轨式巡检机器人。机器人通过激光雷达获取环境信息,同时建立环境地图模型用于定位和导航,机器人在移动过程中通过红外测温传感器采集现场温度信息,通过厂内局域网上传至中控室,工作人员通过温度云图观察现场情况。本文的主要工作如下:（1）搭建了基于激光雷达的热成像巡检机器人系统。根据巡检机器人的工作环境和巡检任务选择合适的硬件模块,进行机械组装和电气安装,用C语言编写了STM32单片机的控制程序和通信程序。介绍了激光雷达、红外测温传感器和WIFI通信等主要硬件模块,编写了STM32采用PWM技术控制机器人动力电动机程序、STM32与测温模块之间的I²C通信程序、WIFI与上位机无... 

【文章来源】：青岛大学山东省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 选题目的与意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外研究动态
        1.3.2 国内研究动态
    1.4 本文主要工作
第2章 系统搭建
    2.1 功能需求
    2.2 系统结构与功能模块
    2.3 机器人核心硬件选型
        2.3.1 激光雷达
        2.3.2 测温模块
        2.3.3 WIFI模块
    2.4 STM32单片机相关程序
        2.4.1 PWM技术控制动力电动机
        2.4.2 单片机与测温模块通信
        2.4.3 单片机与激光雷达通信
    2.5 方案实施步骤
    2.6 小结
第3章 同步定位与建图
    3.1 激光雷达扫描模型
    3.2 建立地图模型
        3.2.1 特征地图
        3.2.2 栅格地图
    3.3 直线拟合
        3.3.1 霍夫变换
        3.3.2 最小二乘法
        3.3.3 特征点提取
    3.4 扩展卡尔曼滤波定位算法
        3.4.1 机器人运动模型
        3.4.2 状态预测
        3.4.3 状态更新
    3.5 路径规划
        3.5.1 全覆盖运动方式
        3.5.2 改进的A*算法
    3.6 小结
第4章 温度云图显示
    4.1 双线性插值算法
        4.1.1 线性插值
        4.1.2 双线性插值
        4.1.3 算法实现
    4.2 双立方卷积插值算法
        4.2.1 立方卷积插值
        4.2.2 双立方卷积插值
        4.2.3 算法实现
    4.3 温度云图绘制
    4.4 小结
第5章 系统测试与运行
    5.1 测试平台
    5.2 模拟环境扫描建图
    5.3 扩展卡尔曼滤波SLAM算法仿真
    5.4 巡检路径测试
    5.5 测温成像
    5.6 小结
第6章 总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3181331