移动机器人定位导航系统设计及里程计改进算法研究

发布时间：2023-06-19 19:50

　　移动机器人的定位导航是机器人领域重要的研究课题之一,决定了移动机器人的智能化程度。传统移动机器人定位导航方式有着依赖外部辅助设备,路线固定等问题,如何实现更智能的定位导航系统逐渐成为研究热点。本文围绕移动机器人定位导航系统和里程计误差校正算法展开研究,利用移动机器人同时定位和地图构建(Simultaneous Localization and apping,SLAM)和路径规划技术,搭建了基于麦克纳姆轮的室内移动服务机器人,并设计了一个能实时定位,自主导航的移动机器人定位导航系统。同时提出了一种基于运动学和动力学方程的移动机器人里程计误差校正方法,来实现移动机器人的精准化运动,本文主要工作如下:1.介绍了实验平台的硬件系统框架以及主要的设备选型,创建了基于ROS仿真环境的移动机器人模型,实现了分布式的软件架构。推导了麦克纳姆轮移动机器人各坐标系之间的转换关系,并建立了其运动学和动力学方程。2.使用模块化方法设计了一个以激光雷达为核心,轮式里程计为运动参考的移动机器人定位导航系统方案,结合地图构建算法和蒙特卡洛定位算法,实现移动机器人在室内场景的激光SLAM。通过Matlab仿真比较了定...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 移动机器人发展概述
        1.2.2 移动机器人定位导航技术概况
        1.2.3 里程计误差校正方法研究现状
    1.3 本文研究内容以及章节安排
第2章 移动机器人平台搭建与建模仿真
    2.1 全向移动机器人硬件平台
        2.1.1 移动机器人底盘结构
        2.1.2 移动机器人环境感知
    2.2 全向移动机器人软件平台
        2.2.1 基于ROS的仿真环境
        2.2.2 分布式软件架构
    2.3 全向移动机器人运动学建模
        2.3.1 移动机器人运动学模型
        2.3.2 移动机器人动力学方程
    2.4 本章小结
第3章 移动机器人SLAM与路径规划系统设计
    3.1 移动机器人定位导航系统
    3.2 同时定位与地图构建
        3.2.1 激光雷达观测模型
        3.2.2 基于激光雷达的地图构建
        3.2.3 基于激光雷达的室内定位
    3.3 路径规划算法研究
        3.3.1 全局路径规划算法
        3.3.2 局部路径规划算法
    3.4 本章小结
第4章 移动机器人里程计误差校正
    4.1 里程计运动模型
    4.2 里程计误差校正方法分析
        4.2.1 里程计误差分析
        4.2.2 UMBmark校正方法
    4.3 里程计误差校正改进方法
        4.3.1 校正指标设计
        4.3.2 校正方法概述
    4.4 本章小结
第5章 系统调试与实验测试
    5.1 里程计误差校正测试
        5.1.1 评价指标设计
        5.1.2 对比实验
    5.2 激光SLAM建图精度测试
        5.2.1 实验方法
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 自主导航实验
        5.3.1 不同场景下导航效果测试
        5.3.2 定位导航精度测试
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文工作展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3835017