基于ROS的自主移动机器人环境建模和路径规划研究

发布时间：2021-03-19 09:21

　　伴随着人类社会和科学技术的发展,对制造、交通、物流、医疗、餐饮、服务、国防等各种环境下的移动机器人的需求日益扩大,人类对移动机器人的智能水平和准确性、精确性、安全性有了越来越高的要求。为了提高移动机器人的开发效率和技术平台的通用性,快速满足应用环境和场景的多样性需求,本文以室内办公环境下移动机器人自主导航为应用背景,基于具有通用性的机器人开源操作系统（Robot Operating System,ROS）平台,对移动机器人的环境建模和路径规划进行研究。1、基于ROS的移动机器人平台构建。以小型移动机器人为硬件平台,在PC机和机器人上位机分别安装Linux系统（Ubuntu）和ROS,创建移动机器人软件平台,实现ROS环境下机器人和PC机的组网,并在PC机ROS系统中,对可视化仿真环境及与移动机器人上位机通信进行测试,完成移动机器人软件平台构建。2、基于多传感器信息融合的Hector SLAM环境地图创建。为了建立移动机器人导航用环境模型,对单纯依赖激光雷达数据的Hector SLAM地图创建方法进行改进,将激光雷达、里程计和惯导（IMU）多个传感器数据进行融合,通过里程计辅助方式改进数... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

移动机器人应用场景Figure1-1“Mobilerobotapplicationscenarios”

侍狻?jeil[33]等人基于群体智能优化方法，进行静态和动态环境中移动机器人的智能路径规划算法的设计，在蚂蚁年龄的修改上引入标准的蚁群优化策略。Jung[34]等人提出了一种基于网格的方法，解决了移动机器人的局部路径规划陷入最优的问题。Wu[35]等人开发了用于执行移动机器人路径规划的广义波前算法。Ajeil[36]等人通过执行混合粒子群优化-修改频率蝙蝠算法来形成优化路径。Quemelli[37]等人结合建图，搜索和路径规划技术，来使移动机器人能够将物体从随机位置自动推到最终目的地。1.2.3机器人开源操作系统（ROS）的发展图1-2移动机器人应用场景Figure1-2MobilerobotapplicationscenariosROS这一开源操作系统兼备了多种操作系统的功能，在实际使用上，ROS必须运行在具体的计算机操作系统之上，常用的是Linux系统，故ROS也被称之为元操作系统。ROS提供了用户、计算机操作系统和外部设备之间的通信功能，这些外部设备包括各类传感器。如图1-2所示，ROS于2007年诞生于斯坦福大学，2008年后被WillowGarage公司接管。2013年后组建了基金会（OSRF）对ROS进行维护。现在ROS已经过十余年发展，ROS2已经正式发布[38]。机器人领域在飞速发展，功能也越来越复杂，ROS这一机器人开源操作系统的出现恰好满足了机器人发展对提高代码复用率及功能模块化的高要求[39]。如图1-3所示，ROS可以抽象成一个有通信机制、开发应用、功能、生态系统等构成的总成。

ROS的系统构成


本文编号：3089358