基于C++与Qt的AGV模拟器开发与膨胀地图下A寻路算法的应用
发布时间：2021-10-29 09:24
近年来移动机器人发展迅猛,成熟的机器人操作系统框架如ROS等成为了许多高校与研究机构选用的机器人平台。疫情来临之际,真机实验受到限制,机器人模拟平台受到了更多的关注。但是就在直接使用ROS带来快速验证、安全实践等便捷实利的同时,它也从很大程度上限定了开发环境与应用环境,限制了科研人员的思考空间与创新意识。本文旨在明确日常科研活动中移动机器人平台的核心软硬件需求,选择C++语言编写硬件抽象、消息传递与运动逻辑,选择Qt进行可视化,从零搭建AGV模拟器,并在此基础上模拟实现导航避障算法,从而助力实现自由度更高的机器人技术应用。本文根据使用的需要建立了三个坐标系:世界坐标系、网格坐标系、像素坐标系。使用世界坐标系表示机器人的位姿,使用网格坐标系方便进行路径搜索,使用像素坐标系方便进行人机交互。三种坐标系在需要的情况下可以灵活转换,统筹完成指定任务。在实现朴素A*寻路算法并讨论了A*参数选取的问题之后,针对朴素A*寻路算法在实际使用时出现的问题,本文在的基础上还进行了以下尝试:采用栅格金字塔搜寻路径以提升搜寻速度;多线程运算提升程序响应速度;使用直线检测算法简化一条直线上路径点的数量。本文依照...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 移动服务机器人领域国内外研究现状
1.2.1 移动服务机器人领域国外研究现状
1.2.2 移动服务机器人国内研究现状
1.2.3 ROS发展现状
1.3 主要研究内容
1.3.1 AGV模拟器研发
1.3.2 膨胀地图下A*寻路算法的应用
1.3.3 寻路算法优化
1.3.4 寻路算法性能评估
第2章 AGV模拟器研发
2.1 移动机器人原型机概述
2.2 开发环境的选择与软件架构
2.2.1 开发环境的选择
2.2.2 软件架构
2.3 硬件抽象与消息传递
2.3.1 硬件抽象
2.3.2 消息传递
2.4 导航逻辑
2.5 可视化与界面交互
2.6 坐标变换
2.7 运动优化
2.7.1 无级变速
2.7.2 定档变速
2.7.3 全向运动
2.8 异常处理
2.8.1 动态障碍物
2.8.2 丢失定位
2.8.3 路径规划失效
2.9 本章小结
第3章 膨胀地图下A*寻路算法的应用
3.1 朴素A*算法
3.2 A*算法的参数讨论
3.2.1 启发函数
3.2.2 数据结构
3.3 膨胀地图下A*寻路算法的应用
3.4 本章小结
第4章 寻路算法优化与性能评估
4.1 寻路算法优化
4.1.1 栅格金字塔
4.1.2 多线程计算
4.1.3 路径队列优化
4.2 寻路算法性能评估
4.2.1 算法性能评估方法
4.2.2 评估功能的实现
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人自主定位和导航系统设计与实现[J]. 仉新,张禹,苏晓明. 机床与液压. 2020(10)
[2]扫地机器人与吸尘器的区别[J]. 潘希成. 大众用电. 2020(04)
[3]蚁群算法在移动机器人路径规划中的应用综述[J]. 张松灿,普杰信,司彦娜,孙力帆. 计算机工程与应用. 2020(08)
[4]移动机器人目标识别与定位算法发展综述[J]. 李兆冬,陶进,安旭阳. 车辆与动力技术. 2020(01)
[5]基于A*算法的机器人路径规划与避障研究[J]. 张益辉,王长宁,孙玲. 微型电脑应用. 2020(02)
[6]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术[J]. 陈雪超,开超,卢飞宇. 电子技术与软件工程. 2019(20)
[7]A*算法改进研究[J]. 邓圣乾,李宏伟,赵家瑶,姜晶莉. 测绘与空间地理信息. 2019(10)
[8]室内移动机器人的定位技术研究[J]. 赵宇琛. 制造业自动化. 2019(07)
[9]轮式移动机器人文献综述[J]. 王晓芸,崔培,陈晓. 石家庄铁路职业技术学院学报. 2019(02)
[10]移动机器人路径规划综述[J]. 宋晓茹,任怡悦,高嵩,陈超波. 计算机测量与控制. 2019(04)
硕士论文
[1]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术研究[D]. 王徽.安徽工程大学 2019
[2]面向多人场景的博物馆导览机器人自动避障技术研究[D]. 刘传.哈尔滨工业大学 2019
[3]室内环境中移动机器人的多目标点路径规划方法研究[D]. 白天.浙江大学 2019
[4]可展轮式移动机器人分析与运动控制[D]. 李照刚.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3464415
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 移动服务机器人领域国内外研究现状
1.2.1 移动服务机器人领域国外研究现状
1.2.2 移动服务机器人国内研究现状
1.2.3 ROS发展现状
1.3 主要研究内容
1.3.1 AGV模拟器研发
1.3.2 膨胀地图下A*寻路算法的应用
1.3.3 寻路算法优化
1.3.4 寻路算法性能评估
第2章 AGV模拟器研发
2.1 移动机器人原型机概述
2.2 开发环境的选择与软件架构
2.2.1 开发环境的选择
2.2.2 软件架构
2.3 硬件抽象与消息传递
2.3.1 硬件抽象
2.3.2 消息传递
2.4 导航逻辑
2.5 可视化与界面交互
2.6 坐标变换
2.7 运动优化
2.7.1 无级变速
2.7.2 定档变速
2.7.3 全向运动
2.8 异常处理
2.8.1 动态障碍物
2.8.2 丢失定位
2.8.3 路径规划失效
2.9 本章小结
第3章 膨胀地图下A*寻路算法的应用
3.1 朴素A*算法
3.2 A*算法的参数讨论
3.2.1 启发函数
3.2.2 数据结构
3.3 膨胀地图下A*寻路算法的应用
3.4 本章小结
第4章 寻路算法优化与性能评估
4.1 寻路算法优化
4.1.1 栅格金字塔
4.1.2 多线程计算
4.1.3 路径队列优化
4.2 寻路算法性能评估
4.2.1 算法性能评估方法
4.2.2 评估功能的实现
4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动机器人自主定位和导航系统设计与实现[J]. 仉新,张禹,苏晓明. 机床与液压. 2020(10)
[2]扫地机器人与吸尘器的区别[J]. 潘希成. 大众用电. 2020(04)
[3]蚁群算法在移动机器人路径规划中的应用综述[J]. 张松灿,普杰信,司彦娜,孙力帆. 计算机工程与应用. 2020(08)
[4]移动机器人目标识别与定位算法发展综述[J]. 李兆冬,陶进,安旭阳. 车辆与动力技术. 2020(01)
[5]基于A*算法的机器人路径规划与避障研究[J]. 张益辉,王长宁,孙玲. 微型电脑应用. 2020(02)
[6]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术[J]. 陈雪超,开超,卢飞宇. 电子技术与软件工程. 2019(20)
[7]A*算法改进研究[J]. 邓圣乾,李宏伟,赵家瑶,姜晶莉. 测绘与空间地理信息. 2019(10)
[8]室内移动机器人的定位技术研究[J]. 赵宇琛. 制造业自动化. 2019(07)
[9]轮式移动机器人文献综述[J]. 王晓芸,崔培,陈晓. 石家庄铁路职业技术学院学报. 2019(02)
[10]移动机器人路径规划综述[J]. 宋晓茹,任怡悦,高嵩,陈超波. 计算机测量与控制. 2019(04)
硕士论文
[1]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术研究[D]. 王徽.安徽工程大学 2019
[2]面向多人场景的博物馆导览机器人自动避障技术研究[D]. 刘传.哈尔滨工业大学 2019
[3]室内环境中移动机器人的多目标点路径规划方法研究[D]. 白天.浙江大学 2019
[4]可展轮式移动机器人分析与运动控制[D]. 李照刚.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3464415
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