基于ROS的临场移动机器人控制系统设计与研究

发布时间：2020-07-02 01:10

【摘要】：临场移动机器人可代替人去查看和感知远程环境。本文根据应用于室内环境的临场移动机器人的功能需求,设计了基于ROS(机器人操作系统)的临场移动机器人控制系统;并搭建了一款临场移动机器人进行了实验研究,验证了控制系统方案是可行的。本文搭建的临场移动机器人实验平台为两轮差速驱动,主要传感器为Kinect传感器和编码器,上位机为笔记本电脑,下位机为Beaglebone Black开源控制器,远程控制平台为任意连接入网络的计算机。临场移动机器人控制系统基于开源的操作系统Ubuntu和ROS搭建,使用开源的OpenCV库进行视觉图像处理,成本低、通用性强、易于进行功能拓展和修改。使用Kinect传感器和编码器数据实现了机器人的SLAM(同时定位与制图)。依据Kinect传感器的数据搭建了视觉里程计模型。使用扩展卡尔曼滤波融合编码器里程数据和视觉里程计的数据以提高机器人定位精度。在实验室进行了SLAM实验生成了实验室的环境地图,分析SLAM生成的运动轨迹,验证了机器人定位精度是满足本文要求的。实现了机器人对特定人员的识别与追踪。首先通过人脸识别出特定人员,并对该人员进行视觉跟踪。在视觉跟踪过程中,如可检测到该人员的身体,即将对人脸的视觉跟踪更新为对人体的视觉跟踪。结合使用Camshift跟踪算法和卡尔曼滤波算法提高视觉跟踪的鲁棒性。然后根据Kinect深度数据确定视觉跟踪目标的位置。最后根据位置信息和SLAM生成的地图进行路径规划,实现机器人对人员的动态追踪。在实验室进行人员识别与追踪实验,验证了本文设计的临场移动机器人控制系统可对特定人员进行识别与追踪。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242
【图文】：

（3）仅使用 Kinect 传感器和编码器数据即可实人脸识别识别出特定人员，并可对该人员进行实时追的发展现状人技术综合应用了传感器融合、运动控制、电子通信等防、看护、救灾及军事等领域具有广阔的应用前景[4]。在移动式机器人平台上投入了大量精力，产生了诸多成局发射的“好奇号”火星探测器通过安装在桅杆上的 3人员规划行动路线，通过安装在机器人本体四个角的避物。“好奇号”能在软件的帮助下借助视觉传感器，规路线[5]。动无人驾驶汽车（如图 1.1）实现了不需驾驶者就能自过激光测距仪和雷达检测与周围物体的距离，通过立的潜在威胁，通过 GPS 确定自己的地理位置，通过编前,谷歌全自动无人驾驶汽车已经自主行驶了超过 130 万

玉兔,月球车

图 1.2 玉兔号月球车Fig 1.2 Jade Rabbit moon rover合作研制的无人驾驶汽车综合利用视觉、听、智能决策与控制。目前，其测试行驶速度 THMR-V 机器人采用了光电编码器、磁。在进行局部路径规划和导航时 THMR-V的信息进行定位；在全局路径规划与导航时磁罗盘信息定位所产生的累积误差进行修正学工程公司的大狗机器人和 Atlas 机器人（出代表。他们具有全地形的优势，但是目前积的推广。

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