【摘 要】
：
随着计算机技术和人工智能的发展，移动机器人广泛应用于多种领域，可以有效的帮助人们完成各类工作。本文围绕移动机器人的运动控制和里程计校正方法展开研究，搭建了三轮全向移动机器人(Three-Wheeled Omnidirectional Mobile Robot，TWOMR)，并开发了相应的软硬件系统，基于模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)理论，设计了一种适用于T
论文部分内容阅读
随着计算机技术和人工智能的发展，移动机器人广泛应用于多种领域，可以有效的帮助人们完成各类工作。本文围绕移动机器人的运动控制和里程计校正方法展开研究，搭建了三轮全向移动机器人(Three-Wheeled Omnidirectional Mobile Robot，TWOMR)，并开发了相应的软硬件系统，基于模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)理论，设计了一种适用于TWOMR的轨迹跟踪控制器，并以此为基础提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)的里程计校正方法来提高TWOMR的里程精度。本文工作如下:
1、从结构稳定，成本低廉，便于改装的角度出发，设计了三轮全向移动底盘的整体架构。以机器人操作系统(Robot Operating System，ROS)为基础，设计了底盘系统的管理节点，完成了上位机与底盘控制器之间的信息交互，能够有效的完成控制命令的发布和传感器信息的采集等任务。
2、推导了三轮全向移动机器人运动学模型。针对传统的轨迹跟踪方法存在的不足，为TWOMR设计了一种基于MPC的轨迹跟踪控制器，在Matlab下搭建仿真模型，进行多种轨迹跟踪实验，验证了所设计控制器控制律的可行性。
3、分析了移动机器人的里程误差来源，结合所设计的MPC轨迹跟踪控制器，为TWOMR设计了一种基于扩展卡尔曼滤波的里程计校正方法，并与传统里程计校正方法进行了对比分析，仿真和实物实验符合预期，验证了算法的有效性。
其他文献
时频分析是一种处理非平稳信号的重要方法,它能提供信号时域和频域的联合分布信息,清楚地描述信号频率随时间变化的关系。本文的研究对象为时频分析,针对传统时频分析方法的时频聚集性低和自适应差的问题,主要研究了自适应短时傅里叶变换算法和自适应时频同步压缩算法,并将其应用于解决跳频信号参数估计和多分量信号分离问题。首先,本文介绍了常见非平稳信号的数学模型及时频特性,用传统的时频分析方法对合成信号进行分析,并
数字语音的编码传输是整个数字化通信网中最重要、最基本的组成部分之一.2.4kb/s甚至更低速率的语音编码技术一直是语音编码中重要的研究课题.该文的第二章提出一种 新的2.4kb/s快速波形插值(FWI)算法和完整的算法实现.FWI算法对基本WI算法的分析和合 成算法进行全面的改进.在FWI中提出无对齐操作参数分析算法,使得算法中复杂度比重最 高的特征波形提取和分解的复杂度降低到原来的一半,从而使算
贝叶斯理论为非线性非高斯状态估计问题提供了一种基于概率分布形式的解决方案。粒子滤波是基于递推贝叶斯估计理论的一种序贯蒙特卡罗算法，可以有效地解决非线性非高斯问题，因此被广泛应用于视觉跟踪、目标定位、通信与信号处理等众多领域。 但是粒子滤波算法在递归计算过程中存在粒子权值退化、粒子多样性丧失、维度灾难、计算成本高等问题。针对标准粒子滤波算法存在的问题，本文提出了一种基于“新息误差”的粒子滤波算法，
同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)是移动机器人实现自主导航的关键技术。移动机器人的应用环境较为复杂，在特征密集的大场景环境中，SLAM算法的性能受到很大的影响。与基于滤波的SLAM算法相比，基于图优化的SLAM算法具有实时性更高，能够建立大场景的地图，累积误差更小等优点。但是经典的图优化SLAM算法在复杂环境中运用时，存在局部
热轧带钢是现代钢铁产业中的重要产品，在各行各业中都有较多的应用。热轧带钢的生产过程中，带钢表面缺陷是影响产品质量的一个重要因素。传统的缺陷检测方法检测过程较为复杂，且难以满足快速、准确的缺陷检测要求。基于深度学习的热轧带钢表面缺陷检测系统具有检测准确、检测速度快等优点，但在复合缺陷检测、缺陷目标定位等问题上还存在一些不足。 本文使用多标签分类算法解决热轧带钢表面复合缺陷的检测问题;使用YOLO(
近年来，移动机器人导航相关技术被广泛应用于野外探索、自动驾驶、智能家居等领域。同时定位与建图、路径规划作为导航任务的关键环节，正逐渐成为前沿科技的研究热点。本文对基于激光雷达的移动机器人同时定位与建图、路径规划展开研究，并实现了动态环境下的自主导航。本文主要工作如下: (1)针对激光SLAM以里程计估计机器人位姿，导致累计误差较大的问题，采用激光雷达扫描匹配结果和最小二乘法进行参数标定;并对激光
四旋翼无人机以其体积小、结构简单、机动性强等优点，在军事、民用等领域广泛应用。四旋翼无人机完成复杂任务的前提是位姿控制的稳定，但在执行任务过程中会受到诸多因素干扰，尤其是不确定性阵风干扰和载荷变化，因此本文针对四旋翼无人机受到外部干扰和变载荷两个方面，使用滑模控制方法设计四旋翼无人机的位姿控制器，其主要研究内容如下: 首先，本文选择X型四旋翼无人机作为研究对象，该结构具有更好的普适性。从分析其结
多智能体系统的编队控制具有十分重要的理论和应用意义。编队控制作为多智能体系统中的一个重要的问题，在生物学、自动控制、机器人、人工智能等领域有广泛的应用。编队控制的目标就是多个智能体在向特定目标或方向移动的过程中，保持期望的几何状态(即编队队形)。编队控制的关键问题就是如何根据局部邻居信息设计合适的分布式控制算法，使多智能体系统实现期望编队。 本文从图信号处理的角度研究了无向网络拓扑图下的一阶、二
近年来，对多智能体系统的分布式控制问题的研究吸引了众多专家和学者的关注。本文采用图滤波的方法，研究了有向拓扑下多智能体系统的一致性问题。通过引入拓扑的归一化图拉普拉斯矩阵，本文提出了时变的分布式控制协议使系统达到加速一致。本文的主要研究工作如下: 1)当有向拓扑归一化图拉普拉斯矩阵的非零特征值为实重根时，设计了基于1-HOP邻居信息的图滤波器。对于有向拓扑已知的情况，得到了系统达到有限时间一致的
球形机器人的驱动单元、传感器和控制单元均包含在球壳内部，具有非线性、强耦合、多变量等复杂特性，是研究多传感器数据融合与控制理论的理想平台。本文针对球形机器人的结构设计、运动学和动力学建模、姿态解算和控制系统设计展开研究。 首先，基于质心偏移的运动方式，设计了一种基于全向轮驱动平台的球形机器人并详细介绍了其系统设计。该球形机器人具有三个对称分布的全向轮，通过控制全向轮在球体内部运动使整体质心产生偏