轮式巡检机器人GPS定位导航与远程监控技术研究
发布时间：2021-03-25 07:23
目前,为排除大型工业场所和公共场合的安全隐患,许多企业实行人工定期巡检,但人的生理特征使其在巡检过程中易形成巡检疲劳,导致工作疏忽。随着智能技术的高速发展,越来越多的巡检工作逐渐被机器人代替,如校园、变电站、煤矿、电缆等环境的巡检工作。本文在Linux操作系统、ROS开源环境下进行设计,以ROS机器人操作系统为核心通信架构,结合GPS/ODO（里程计）组合定位导航优势,提高导航精度;利用Qt软件的GUI界面设计机器人远程监控系统,包括定位模块、导航模块、监控模块等。（1）针对巡检机器人自主导航与远程监控系统需求,设计导航监控系统总体架构。远程监控室布置上位机实现远程监控功能,同时使用云台相机对机器人进行实时监测;巡检机器人车载下位机实现自主导航功能,上位机与下位机之间使用WIFI通信。（2）研究巡检机器人导航定位技术。采用GPS/ODO组合定位方法,通过卡尔曼滤波对GPS与ODO信息融合,进行状态估计校正,以ODO为主导航,GPS实时矫正,提高导航精度,并降低成本。（3）研究巡检机器人路径规划算法。对环境建模方法（可视图法、自由空间法和栅格法）、全局路径规划方法（Dijkstra算法、...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国FPL公司开发的具有防水性能的遥控操作机器人
?D.A.Carnegie等利用基于陀螺仪、里程计和加速度计的航位推算进行导航。该导航系统使用GPS进行定位，主要机载设备包括光纤陀螺、里程仪、加速度计、激光雷达、差分GPS和导航计算机[17]。在巡检时能够为机器人实时提供连续高精度的定位信息，促进了巡检机器人的发展。美国FPL公司开发出一款遥操作控制的巡检机器人（如图1.1所示），该机器人本体重约50磅，搭载GPS和可见光摄像机，防水性能良好，能够通过远程遥控方式对变电站进行巡检[18]。美国CarnegieMellon大学机器人研究所的室外移动机器人NavLab的导航定位系统（如图1.2所示），包括一个用于定位的GPS接收器、一台用于检测道路信息的摄像机和一个用于检测障碍物三维信息的激光雷达测距仪[19]。图1.1美国FPL公司开发的具有防水性能的遥控操作机器人图1.2美国CarnegieMellon大学室外移动机器人NavLab（2）国内发展现状我国对机器人的研究与美国、日本等欧美国家相比相对迟缓，在机器人智能技术水
舜罅康淖式稹Ｄ壳拔夜?赜诨?魅思际跹芯肯灾?岣撸?乇鹗且贫??魅?方面的成果和进展。我国自主导航方式从最初的预埋磁条导航发展到目前的GPS导航[20]、超声波检测技术、激光导航技术、惯性导航技术和视觉导航等多种方式；控制方法也发展到智能控制算法，如模糊控制，启发式搜索，神经网络，遗传算法等。随着自动化技术、计算机技术、传感器技术等机器人关键技术的发展，将推动整个机器人行业技术的全面进步[21]。沈阳新松研制了轮式行走式巡检机器人，采用预埋的磁条导航，可程控自动和人工远程遥控两种控制方式[22]，如图1.3所示。重庆超高压公司先后研制了两代巡检机器人，第一代为履带式，第二代为轮式[23]，如图1.4所示。图1.3沈阳新松轮式行走机器人图1.4重庆超高压公司轮式巡检机器人（3）巡检机器人导航发展趋势巡检机器人是移动机器人一种，其使用环境和实现功能更加明确。未来，巡检机器人导航主要从以下几方面发展：①从导航准确性来说，更加精准，更加稳定。不仅需要提高传感器精度，而且对路径规划算法要求更高。②从导航方式来说，多种导航方式配合使用。无论哪一种导航，单独使用都会存在局限性，因此采用多传感器结合，相互弥补缺陷，提高导航的鲁棒性和适应性。③从导航领域来说，多学科交叉发展。计算机技术、网络技术、自动化技术等学科的共同发展，为机器人多元化、智能化、通用化、广泛化发展奠定基矗④从导航应用来说，系统更加模块化。导航系统是由若干不同层次的模块结合而成，并且通过研究使接口多元化或统一化，来提高模块的复用率、减小机器人开发周期[36]。
本文编号：3099292
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国FPL公司开发的具有防水性能的遥控操作机器人
?D.A.Carnegie等利用基于陀螺仪、里程计和加速度计的航位推算进行导航。该导航系统使用GPS进行定位，主要机载设备包括光纤陀螺、里程仪、加速度计、激光雷达、差分GPS和导航计算机[17]。在巡检时能够为机器人实时提供连续高精度的定位信息，促进了巡检机器人的发展。美国FPL公司开发出一款遥操作控制的巡检机器人（如图1.1所示），该机器人本体重约50磅，搭载GPS和可见光摄像机，防水性能良好，能够通过远程遥控方式对变电站进行巡检[18]。美国CarnegieMellon大学机器人研究所的室外移动机器人NavLab的导航定位系统（如图1.2所示），包括一个用于定位的GPS接收器、一台用于检测道路信息的摄像机和一个用于检测障碍物三维信息的激光雷达测距仪[19]。图1.1美国FPL公司开发的具有防水性能的遥控操作机器人图1.2美国CarnegieMellon大学室外移动机器人NavLab（2）国内发展现状我国对机器人的研究与美国、日本等欧美国家相比相对迟缓，在机器人智能技术水
舜罅康淖式稹Ｄ壳拔夜?赜诨?魅思际跹芯肯灾?岣撸?乇鹗且贫??魅?方面的成果和进展。我国自主导航方式从最初的预埋磁条导航发展到目前的GPS导航[20]、超声波检测技术、激光导航技术、惯性导航技术和视觉导航等多种方式；控制方法也发展到智能控制算法，如模糊控制，启发式搜索，神经网络，遗传算法等。随着自动化技术、计算机技术、传感器技术等机器人关键技术的发展，将推动整个机器人行业技术的全面进步[21]。沈阳新松研制了轮式行走式巡检机器人，采用预埋的磁条导航，可程控自动和人工远程遥控两种控制方式[22]，如图1.3所示。重庆超高压公司先后研制了两代巡检机器人，第一代为履带式，第二代为轮式[23]，如图1.4所示。图1.3沈阳新松轮式行走机器人图1.4重庆超高压公司轮式巡检机器人（3）巡检机器人导航发展趋势巡检机器人是移动机器人一种，其使用环境和实现功能更加明确。未来，巡检机器人导航主要从以下几方面发展：①从导航准确性来说，更加精准，更加稳定。不仅需要提高传感器精度，而且对路径规划算法要求更高。②从导航方式来说，多种导航方式配合使用。无论哪一种导航，单独使用都会存在局限性，因此采用多传感器结合，相互弥补缺陷，提高导航的鲁棒性和适应性。③从导航领域来说，多学科交叉发展。计算机技术、网络技术、自动化技术等学科的共同发展，为机器人多元化、智能化、通用化、广泛化发展奠定基矗④从导航应用来说，系统更加模块化。导航系统是由若干不同层次的模块结合而成，并且通过研究使接口多元化或统一化，来提高模块的复用率、减小机器人开发周期[36]。
本文编号：3099292
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