移动机器人路径规划与二维地图构建研究

发布时间：2017-06-10 11:23

  本文关键词：移动机器人路径规划与二维地图构建研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动机器人技术涉及机械、电子技术、计算机科学、控制等众多学科领域,伴随着科学技术的发展,移动机器人技术已经成功应用于工业、交通运输、服务业、医疗康复、国防以及航空航天等诸多领域。本课题旨在移动机器人路径规划和室内环境下二维地图构建的应用研究。同时,对于Dr Robot X80Pro无线智能机器人实验平台,在VS编程环境下,基于C#编程语言设计开发其控制界面。本文基于里程计采用差分控制算法实现移动机器人定位,能够在任意时刻获取自身的位置与方向,并且成功应用于Dr Robot X80Pro无线智能机器人实验平台。移动机器人路径规划是指在有障碍物环境中动态规划出一条从起始位置到达目标位置的安全、较优的路径。本文对传统人工势场法存在的问题进行了分析,并且对于引入距离因子后进行MATLAB仿真实验,结果表明此算法未能完全解决存在的局部极小点问题。在上述算法的基础上,通过修改斥力方向,使得移动机器人在未到达目标位置前,不可能出现所受合力为零而造成的局部极小点问题。进行MATLAB仿真实验,算法有效,将此算法应用于Dr Robot X80Pro无线智能机器人平台,实验结果表明路径规划成功。室内环境下基于激光测距仪二维环境地图的实时构建算法包括扫描数据分割和激光数据点集匹配两部分。采用基于激光数据点之间欧式距离的划分方法,选择正确的阈值进行扫描数据分割,提取有用的数据信息,删除外界环境干扰信息。激光数据点集匹配是对相邻时刻两组激光数据点集中的对应点对进行搜索和变换参数的求解,利用变换参数对相邻时刻两组激光数据点集进行匹配,使得两组数据点集中公共部分能够大致重合。将此算法应用于Dr Robot X80Pro无线智能机器人平台,进行室内二维地图实时构建,实验结果表明机器人能够准确、有效地完成地图构建任务。
【关键词】：移动机器人 定位 路径规划 数据匹配 地图构建
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 移动机器人技术的研究方向10-13
• 1.2.1 移动机器人导航10-11
• 1.2.2 移动机器人定位11-12
• 1.2.3 移动机器人路径规划12
• 1.2.4 移动机器人地图构建12-13
• 1.3 移动机器人技术的研究现状13-16
• 1.3.1 国际移动机器人的发展13-14
• 1.3.2 国内移动机器人的发展14-16
• 1.4 论文主要内容及结构安排16-17
• 第2章 Dr Robot X80Pro无线智能机器人实验平台及定位研究17-26
• 2.1 Dr Robot X80Pro无线智能机器人实验平台17-21
• 2.1.1 Dr Robot X80Pro硬件结构17-19
• 2.1.2 Dr Robot X80Pro无线智能机器人主要芯片组件19-20
• 2.1.3 Dr Robot X80Pro无线连接及界面设计20-21
• 2.2 移动机器人定位21-25
• 2.2.1 里程计工作原理22-25
• 2.3 小结25-26
• 第3章 基于人工势场法的移动机器人路径规划26-44
• 3.1 引言26-27
• 3.2 传统人工势场法27-29
• 3.3 传统人工势场法优缺点29-30
• 3.4 改进人工势场法一30-33
• 3.4.1 改进原因及方法30-32
• 3.4.2 受力分析32-33
• 3.5 仿真实例33-34
• 3.6 改进人工势场法二34-40
• 3.7 Dr Robot X80Pro无线智能机器人实验40-43
• 3.8 小结43-44
• 第4章 基于激光测距仪的移动机器人地图构建44-64
• 4.1 栅格法44-45
• 4.2 激光测距仪环境感知的原理45-47
• 4.3 环境建图的原理47-49
• 4.4 激光数据点集扫描匹配研究49-63
• 4.4.1 扫描数据分割49-54
• 4.4.2 激光数据点集匹配54-63
• 4.5 小结63-64
• 第5章 结论64-67
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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本文编号：438351