轮式移动机器人的局部路径规划算法与实验研究
发布时间：2020-12-12 00:02
本项目来源于对一款非完整约束移动机器人Turtlebot3-Waffle的实验平台开发需求,对导航系统的关键技术——路径规划算法进行研究。本文在设计路径规划算法的基础上,结合导航系统的技术方案,建立了一套完整的导航系统进行了实验验证。具有一定的实用价值和研究意义。路径规划算法主要面对环境不完全明确的室内场景,建立的导航系统基于激光雷达、单板计算机、控制卡和步进电机等硬件,实现导航任务,系统包括向已知目标点进发、避开障碍物、规划平滑轨迹、实时路径跟踪等功能。路径规划算法采用基于几何轨线的规划方法,使用五阶贝塞尔曲线来近似移动机器人运动学约束,考虑速度状态、运动学模型和非完整约束条件,并对路径结果进行速度优化,最后得出平滑路径曲线和离散时间控制输出流。轨迹跟踪方案基于多结构系统（VSS）的控制理论,采用积分滑模控制器的设计方法,将轨迹跟踪误差大幅降低,并在控制器中加入饱和函数构成准滑模控制器,有效降低控制输出的抖振现象。最后在ROS操作系统中使用Python语言对导航系统进行实现。经过虚拟环境验证和真实场景验证,表明所建立的导航方法稳定有效,可以完成室内情况下的基于单线激光雷达感知的导航任...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机器人Dante和机器人SAIMO进入21世纪以后移动机器人技术飞速发展出现了很多高性能的移动机器人，以
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文复杂环境下完成许多工作；机械狗 SPOT 则以一个存在人为干扰的运动演示视频轰动网络，能够在森林冰面沙土中自由行走，甚也能保持平衡。而 2018 年发布的轻量型机械狗 SpotMini 则可以在开弹簧门，5 自由度的机械手和 3D 视觉传感器协同工作轻而易举动作。2019 年则发布了一款名为 Handle 的移动码垛机器人，能够操作对象进行精确的感知和抓取，并利用机身精密的平衡系统和动系统完成复杂多样的码垛任务。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文根据导航方式的不同 ,导航系统的侧重点和采取的工程技术往往不相同。运行环境不完全明确时，一般采用基于陆标(Landmark)的导航方法，即将位置设置为陆标作为细分的运动目标点，在陆标之间确定自己的相对位完成导航任务;在环境信息完全未知的情况下，一般会采用结合各个传感围环境的实时探测来采取一定的避障措施。根据感知系统的消息，逐渐向进行探索，最后完成导航任务;在结构明确的环境中 ,先计算可行的移动算自身与绘制轨迹的跟踪误差来不断跟踪地图轨迹来进行导航，通过跟制的方法完成导航任务。
本文编号：2911468
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机器人Dante和机器人SAIMO进入21世纪以后移动机器人技术飞速发展出现了很多高性能的移动机器人，以
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文复杂环境下完成许多工作；机械狗 SPOT 则以一个存在人为干扰的运动演示视频轰动网络，能够在森林冰面沙土中自由行走，甚也能保持平衡。而 2018 年发布的轻量型机械狗 SpotMini 则可以在开弹簧门，5 自由度的机械手和 3D 视觉传感器协同工作轻而易举动作。2019 年则发布了一款名为 Handle 的移动码垛机器人，能够操作对象进行精确的感知和抓取，并利用机身精密的平衡系统和动系统完成复杂多样的码垛任务。
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文根据导航方式的不同 ,导航系统的侧重点和采取的工程技术往往不相同。运行环境不完全明确时，一般采用基于陆标(Landmark)的导航方法，即将位置设置为陆标作为细分的运动目标点，在陆标之间确定自己的相对位完成导航任务;在环境信息完全未知的情况下，一般会采用结合各个传感围环境的实时探测来采取一定的避障措施。根据感知系统的消息，逐渐向进行探索，最后完成导航任务;在结构明确的环境中 ,先计算可行的移动算自身与绘制轨迹的跟踪误差来不断跟踪地图轨迹来进行导航，通过跟制的方法完成导航任务。
本文编号：2911468
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