基于ROS的全路径覆盖机器人的系统设计与实现
发布时间：2021-04-29 05:18
随着人工智能技术在全球的发展,智能机器人也逐渐火热,在移动机器人的相关技术研究中,路径规划已经成为移动机器人领域的研究前沿和热点,是移动机器人区别于固定机器人的关键之一,也是其实现智能化和自主移动的关键技术。全路径覆盖算法是路径规划研究中的重要分支,目前的的全路径覆盖机器人基本运用单元分割,牛耕分割作为单元分割中成熟的算法,对不规则的障碍物无法正确的划分区域,增加了机器人全路径覆盖的重复率。而在全路径覆盖机器人系统的开发中,由于机器人产业的分工,组成机器人的各种元器件都来自不同厂家,给个人的开发带来了困扰。针对以上问题,本文基于ROS机器人操作系统,设计出低重复率的全路径覆盖机器人系统。针对全路径覆盖算法中牛耕分割对复杂环境区域划分不准确的问题,提出并实现了一种改进的全路径覆盖算法,采用片分割策略,利用激光雷达传感器测量范围广的特点,动态分割区域,采用折线路径覆盖整个区域,区域间采用A*算法进行路径规划,使行走路径更加优化,获得最少的重复路径长度和更大的覆盖面积。提出了一种多传感器分布式控制的机器人系统,针对单一传感器在复杂环境下对周围环境测量的不准确,采用编码器和激光雷达两种传感器,...
【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】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容
2 全路径覆盖机器人总体设计方案
2.1 全路径覆盖机器人系统方案设计
2.2 底层驱动模块设计
2.3 上层软件模块设计
2.4 本章小结
3 全路径覆盖机器人的建模和建图
3.1 全路径覆盖机器人建模
3.2 全路径覆盖机器人的仿真环境
3.3 全路径覆盖机器人建图中的坐标变换
3.4 SLAM算法的研究
3.5 本章小结
4 全路径覆盖机器人路径规划算法的设计
4.1 全路径覆盖算法中的环境建模
4.2 栅格地图分割原理
4.3 路径规划算法
4.4 路径规划在ROS上的实现
4.5 全路径覆盖算法的实现
4.6 本章小结
5 系统测试和分析
5.1 机器人硬件平台的搭建
5.2 仿真测试
5.3 实验测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 课题展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 陆皖麟,雷景森,邵炎. 兵器装备工程学报. 2019(04)
[2]基于移动机器人路径跟踪的智能控制设计与实践[J]. 龙凯. 电子技术与软件工程. 2019(06)
[3]ROS框架下移动机器人室内定位导航研究[J]. 谢宇忻,刘延雯,王铄,蔡俊,吴叶兰. 工业技术创新. 2019(01)
[4]基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划研究[J]. 江明,王飞,葛愿,孙龙龙. 仪器仪表学报. 2019(02)
[5]基于改进粒子群算法的移动机器人路径规划[J]. 郭世凯,孙鑫. 电子测量技术. 2019(03)
[6]智能剪草机器人区域全覆盖算法设计及其嵌入式控制研究[J]. 刘岗毅,王永越,王子伟,宋思博,贾文萱. 中国新通信. 2019(03)
[7]基于改进A*算法优化的移动机器人路径规划研究[J]. 陈豪,李勇,罗靖迪. 自动化与仪器仪表. 2018(12)
[8]基于ROS的室内机器人导航技术研究[J]. 刘海平,战强. 机械制造与自动化. 2018(06)
[9]基于ROS的室内导航机器人设计与实现[J]. 邓轲,金光,江先亮. 无线通信技术. 2018(04)
[10]移动机器人全覆盖路径规划算法研究[J]. 龙卓群,雷日兴. 自动化与仪器仪表. 2018(09)
硕士论文
[1]基于ROS的智能全路径覆盖机器人系统设计与实现[D]. 赵桐.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于ROS系统移动机器人SLAM算法研究与实现[D]. 李阳.西安工程大学 2018
[3]基于ROS的移动机器人系统SLAM技术研究[D]. 应宏钟.西南交通大学 2018
[4]基于ROS移动机器人路径规划研究[D]. 王志荣.长安大学 2018
[5]清洁机器人全覆盖导航技术研究[D]. 高亚男.山东大学 2016
[6]智能清扫机器人路径规划及自动充电系统研究[D]. 王显.郑州大学 2014
[7]智能扫地机器人技术的研究与实现[D]. 柴剑.西安电子科技大学 2014
[8]面向智能清扫机器人的路径规划技术研究[D]. 杨成宏.南京理工大学 2012
[9]室内清洁机器人的全区域路径规划及避障研究[D]. 曾岑.江南大学 2008
本文编号：3166913
【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】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容
2 全路径覆盖机器人总体设计方案
2.1 全路径覆盖机器人系统方案设计
2.2 底层驱动模块设计
2.3 上层软件模块设计
2.4 本章小结
3 全路径覆盖机器人的建模和建图
3.1 全路径覆盖机器人建模
3.2 全路径覆盖机器人的仿真环境
3.3 全路径覆盖机器人建图中的坐标变换
3.4 SLAM算法的研究
3.5 本章小结
4 全路径覆盖机器人路径规划算法的设计
4.1 全路径覆盖算法中的环境建模
4.2 栅格地图分割原理
4.3 路径规划算法
4.4 路径规划在ROS上的实现
4.5 全路径覆盖算法的实现
4.6 本章小结
5 系统测试和分析
5.1 机器人硬件平台的搭建
5.2 仿真测试
5.3 实验测试
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 课题展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 陆皖麟,雷景森,邵炎. 兵器装备工程学报. 2019(04)
[2]基于移动机器人路径跟踪的智能控制设计与实践[J]. 龙凯. 电子技术与软件工程. 2019(06)
[3]ROS框架下移动机器人室内定位导航研究[J]. 谢宇忻,刘延雯,王铄,蔡俊,吴叶兰. 工业技术创新. 2019(01)
[4]基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划研究[J]. 江明,王飞,葛愿,孙龙龙. 仪器仪表学报. 2019(02)
[5]基于改进粒子群算法的移动机器人路径规划[J]. 郭世凯,孙鑫. 电子测量技术. 2019(03)
[6]智能剪草机器人区域全覆盖算法设计及其嵌入式控制研究[J]. 刘岗毅,王永越,王子伟,宋思博,贾文萱. 中国新通信. 2019(03)
[7]基于改进A*算法优化的移动机器人路径规划研究[J]. 陈豪,李勇,罗靖迪. 自动化与仪器仪表. 2018(12)
[8]基于ROS的室内机器人导航技术研究[J]. 刘海平,战强. 机械制造与自动化. 2018(06)
[9]基于ROS的室内导航机器人设计与实现[J]. 邓轲,金光,江先亮. 无线通信技术. 2018(04)
[10]移动机器人全覆盖路径规划算法研究[J]. 龙卓群,雷日兴. 自动化与仪器仪表. 2018(09)
硕士论文
[1]基于ROS的智能全路径覆盖机器人系统设计与实现[D]. 赵桐.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于ROS系统移动机器人SLAM算法研究与实现[D]. 李阳.西安工程大学 2018
[3]基于ROS的移动机器人系统SLAM技术研究[D]. 应宏钟.西南交通大学 2018
[4]基于ROS移动机器人路径规划研究[D]. 王志荣.长安大学 2018
[5]清洁机器人全覆盖导航技术研究[D]. 高亚男.山东大学 2016
[6]智能清扫机器人路径规划及自动充电系统研究[D]. 王显.郑州大学 2014
[7]智能扫地机器人技术的研究与实现[D]. 柴剑.西安电子科技大学 2014
[8]面向智能清扫机器人的路径规划技术研究[D]. 杨成宏.南京理工大学 2012
[9]室内清洁机器人的全区域路径规划及避障研究[D]. 曾岑.江南大学 2008
本文编号：3166913
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