一种家庭服务机器人控制系统设计
发布时间：2022-07-19 11:04
人口老龄化催生出的更多日间照料工作与人口红利的减少导致的劳动力紧缺,为家庭服务机器人的发展与推广提供了可能性,加之当前经济发展水平与人们对更高生活品质的诉求之间的矛盾,更加说明了功能多样控制方便的家庭服务机器人的推广意义。面向家庭环境的服务机器人系统集成功能发展至今,已从帮助减轻家务负担、解放人手,升级为优化居住环境、提高生活品质和向不同年龄段的家庭成员提供情感交流、智能陪护等。依据助老助残的功能需求和室内家庭环境的应用背景,本文提出了一种家庭服务机器人的控制系统设计方案。并针对机器人本体机构设计、运动底盘与机械臂运动学建模、导航定位与路径规划、机器人控制系统软硬件设计与服务功能实现等方面做了详细介绍,主要内容包括:1、总体设计。分析了国内外典型家庭服务机器人的技术发展现状和设计特点,给出了家庭服务机器人整体系统与功能实现的设计方案,针对机器人机械结构特点,重点介绍了轮式驱动移动平台、仿人躯干关节和机械臂的设计思路;详细论述了机器人控制系统的总体设计方案和硬件选型。2、建模分析。对家庭服务机器人进行了建模分析,对机器人轮式移动平台进行了运动学建模,分析了里程计直线和圆弧两种运动模型;利...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 技术发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 本文研究背景与意义
1.4 主要研究内容
第2章 家庭服务机器人的总体系统概述
2.1 系统概述
2.2 家庭服务机器人机械系统
2.2.1 移动平台设计
2.2.2 机器人仿生机械臂设计
2.3 控制系统设计
2.3.1 移动平台子系统
2.3.2 机械臂子系统
2.3.3 传感器系统
2.4 本章小结
第3章 家庭服务机器人运动学分析
3.1 移动平台运动学分析
3.1.1 差动驱动模型
3.1.2 里程计模型
3.2 操作机械臂运动学分析
3.2.1 手臂正运动学
3.2.2 机械臂逆运动学
3.3 本章小结
第4章 家庭服务机器人导航与定位方法设计
4.1 机器人定位
4.1.1 室内环境特征识别与估计
4.1.2 环境特征提取
4.1.3 机器人位姿更新
4.2 家庭服务机器人全局路径规划算法
4.2.1 传统蚁群算法的缺陷
4.2.2 环境建模
4.2.3 势场蚁群算法基本原理
4.2.4 改进算法环境构建与实施
4.2.5 改进蚁群算法效果仿真分析
4.3 本章小结
第5章 家庭服务机器人控制系统软件设计与实现
5.1 上位机控制系统设计
5.1.1 系统操作界面
5.1.2 通信区
5.1.3 状态区
5.1.4 机械臂与移动平台控制区
5.1.6 环境识别区
5.2 下位机控制系统设计
5.2.1 通信连接
5.2.2 子程序调用
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用蚁群遗传算法改进高程异常拟合模型[J]. 蒲伦,唐诗华,刘银涛,黄昶程,唐宏. 测绘科学. 2019(07)
[2]智能机器人研究现状及发展趋势的思考与建议[J]. 陶永,王田苗,刘辉,江山. 高技术通讯. 2019(02)
[3]服务机器人的双臂运动学仿真研究[J]. 赵宏磊,张秋菊. 轻工机械. 2019(01)
[4]面向感性需求的家庭服务机器人造型设计研究[J]. 王年文,王剑. 机械设计. 2018(11)
[5]服务机器人导航与路径规划技术研究[J]. 何宁,赵彬,毛欣. 机械设计与制造. 2018(10)
[6]基于改进烟花-蚁群混合算法的智能移动体避障路径规划[J]. 张玮,马焱,赵捍东,张磊,李营,李旭东. 控制与决策. 2019(02)
[7]改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用研究[J]. 王雷,李明,蔡劲草,刘志虎. 机械科学与技术. 2017(05)
[8]一种动态搜索策略的蚁群算法及其在机器人路径规划中的应用[J]. 游晓明,刘升,吕金秋. 控制与决策. 2017(03)
[9]四足机器人地形识别与路径规划算法[J]. 张慧,荣学文,李贻斌,李彬,丁超,张俊文,张勤. 机器人. 2015(05)
[10]多PCA模型及SVM-DS融合决策的服务机器人故障诊断[J]. 袁宪锋,宋沐民,周风余,陈竹敏. 振动.测试与诊断. 2015(03)
本文编号：3663300
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 技术发展现状
1.2.1 国外发展现状
1.2.2 国内发展现状
1.3 本文研究背景与意义
1.4 主要研究内容
第2章 家庭服务机器人的总体系统概述
2.1 系统概述
2.2 家庭服务机器人机械系统
2.2.1 移动平台设计
2.2.2 机器人仿生机械臂设计
2.3 控制系统设计
2.3.1 移动平台子系统
2.3.2 机械臂子系统
2.3.3 传感器系统
2.4 本章小结
第3章 家庭服务机器人运动学分析
3.1 移动平台运动学分析
3.1.1 差动驱动模型
3.1.2 里程计模型
3.2 操作机械臂运动学分析
3.2.1 手臂正运动学
3.2.2 机械臂逆运动学
3.3 本章小结
第4章 家庭服务机器人导航与定位方法设计
4.1 机器人定位
4.1.1 室内环境特征识别与估计
4.1.2 环境特征提取
4.1.3 机器人位姿更新
4.2 家庭服务机器人全局路径规划算法
4.2.1 传统蚁群算法的缺陷
4.2.2 环境建模
4.2.3 势场蚁群算法基本原理
4.2.4 改进算法环境构建与实施
4.2.5 改进蚁群算法效果仿真分析
4.3 本章小结
第5章 家庭服务机器人控制系统软件设计与实现
5.1 上位机控制系统设计
5.1.1 系统操作界面
5.1.2 通信区
5.1.3 状态区
5.1.4 机械臂与移动平台控制区
5.1.6 环境识别区
5.2 下位机控制系统设计
5.2.1 通信连接
5.2.2 子程序调用
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用蚁群遗传算法改进高程异常拟合模型[J]. 蒲伦,唐诗华,刘银涛,黄昶程,唐宏. 测绘科学. 2019(07)
[2]智能机器人研究现状及发展趋势的思考与建议[J]. 陶永,王田苗,刘辉,江山. 高技术通讯. 2019(02)
[3]服务机器人的双臂运动学仿真研究[J]. 赵宏磊,张秋菊. 轻工机械. 2019(01)
[4]面向感性需求的家庭服务机器人造型设计研究[J]. 王年文,王剑. 机械设计. 2018(11)
[5]服务机器人导航与路径规划技术研究[J]. 何宁,赵彬,毛欣. 机械设计与制造. 2018(10)
[6]基于改进烟花-蚁群混合算法的智能移动体避障路径规划[J]. 张玮,马焱,赵捍东,张磊,李营,李旭东. 控制与决策. 2019(02)
[7]改进遗传算法在移动机器人路径规划中的应用研究[J]. 王雷,李明,蔡劲草,刘志虎. 机械科学与技术. 2017(05)
[8]一种动态搜索策略的蚁群算法及其在机器人路径规划中的应用[J]. 游晓明,刘升,吕金秋. 控制与决策. 2017(03)
[9]四足机器人地形识别与路径规划算法[J]. 张慧,荣学文,李贻斌,李彬,丁超,张俊文,张勤. 机器人. 2015(05)
[10]多PCA模型及SVM-DS融合决策的服务机器人故障诊断[J]. 袁宪锋,宋沐民,周风余,陈竹敏. 振动.测试与诊断. 2015(03)
本文编号：3663300
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