基于云计算的服务机器人系统设计与实现

发布时间：2023-05-17 23:59

　　随着服务机器人应用领域的发展,服务机器人在执行任务时面临着大量数据存储和计算的压力,但是受硬件水平、能耗和制造成本等条件的限制,服务机器人本地资源及计算能力往往有限,严重制约了服务机器人自主行为及服务能力。云计算具有计算能力强、存储数据量大、按需提供资源的特点。因此结合云计算技术本文提出了一种基于机器人操作系统(Robot Operation System,ROS)的服务机器人系统架构,将服务机器人中实时性要求低、计算密集型任务迁移到云端,减少本地资源消耗从而降低硬件成本。本文主要进行了以下几点的研究。本文首先分析了服务机器人系统需求,以ROS系统中计算密集任务迁移到云端为目标,给出了基于云计算的服务机器人系统总体设计。系统分为服务机器人端和云平台,在服务机器人端设计了集感知、处理与执行的系统结构及数据接口,将云平台端将系统划分为基础层,平台层与服务层。其次着重对系统的通信,服务机器人与云端协同计算以及资源的管理等进行了分析,其中针对ROS自身消息通信机制无法直接通过互联网传输,本文基于Rosbridge实现了消息转换,使得服务机器人能够与云端利用Rosbridge通信并传递ROS消息...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 论文结构安排
2 相关技术研究
    2.1 分布式系统
        2.1.1 分布式系统的设计目标
        2.1.2 分布式系统优点
    2.2 机器人分布式计算模型
    2.3 ROS
    2.4 云计算
    2.5 SOA模型
    2.6 RaaS
    2.7 容器技术
        2.7.1 Docker
        2.7.2 Docker核心技术
    2.8 本章小结
3 服务机器人系统总体设计
    3.1 系统需求分析
        3.1.1 功能性需求分析
        3.1.2 非功能性需求分析
    3.2 系统总体设计
        3.2.1 系统整体架构设计
        3.2.2 系统流程
    3.3 本章小结
4 服务机器人系统的设计与实现
    4.1 服务机器人系统业务流程
    4.2 服务机器人设计与实现
        4.2.1 传感系统
        4.2.2 信息处理与控制系统
        4.2.3 执行系统
    4.3 基于ROS地图构建功能设计与实现
        4.3.1 gmapping功能概述
        4.3.2 slam_gmapping程序实现
    4.4 ROS实例的云端部署
    4.5 服务机器人与云端通信机制
    4.6 服务机器人云端协同SLAM
        4.6.1 SLAM过程分析
        4.6.2 分布式SLAM服务架构
        4.6.3 SLAM服务原型系统实现
    4.7 服务机器人资源隔离
        4.7.1 隔离机制方案
        4.7.2 基于Docker的资源隔离
    4.8 服务机器人管理框架实现
        4.8.1 数据库表的设计实现
        4.8.2 登录功能
        4.8.3 用户管理功能
        4.8.4 服务管理功能
        4.8.5 机器人管理功能
    4.9 本章小结
5 原型系统开发与实验
    5.1 系统原型实现
        5.1.1 系统环境与配置
        5.1.2 机器人的部署
        5.1.3 服务端部署
    5.2 SLAM实验
    5.3 服务管理框架测试
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3818266