【摘 要】
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随着科学技术的飞速发展,移动服务机器人开始越来越多的被应用,设计一种可以自主消毒的机器人具有重要的研究价值和市场前景。但是导航定位、路径规划是当前移动消毒机器人研究的难点与重点,如何使消毒机器人高效地规划出一条最优、安全的路径一直是一个具有挑战性的研究方向。本文以移动消毒机器人移动平台为研究对象,进行路径规划和自主导航的研究。首先进行消毒机器人移动平台的搭建,先择合适的电机以及激光雷达等传感器,在
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随着科学技术的飞速发展,移动服务机器人开始越来越多的被应用,设计一种可以自主消毒的机器人具有重要的研究价值和市场前景。但是导航定位、路径规划是当前移动消毒机器人研究的难点与重点,如何使消毒机器人高效地规划出一条最优、安全的路径一直是一个具有挑战性的研究方向。本文以移动消毒机器人移动平台为研究对象,进行路径规划和自主导航的研究。首先进行消毒机器人移动平台的搭建,先择合适的电机以及激光雷达等传感器,在PC机和机器人上位机分别安装Ubuntu16.04操作系统和ROS机器人系统,创建机器人软件平台搭建,实现ROS环境下机器人和PC机的组网,并在PC机ROS中对可视化仿真环境及与消毒机器人上位机通信进行测试,完成消毒机器人移动平台的搭建,并对机器人进行运动学建模。其次进行机器人全局路径规划,对全局路径规划算法Dijkstra、蚁群算法和A*算法进行分析,并对A*算法进行改进,在启发函数中引入余弦因子优化路径搜索的方向,并加入动态调整参数调整其在估价函数中的比重,采用16邻域搜索,将单向搜索改为双向同时搜索。利用MATLAB对改进前后的A*算法进行仿真实验,实验结果表明:改进后的A*算法规划的路径距离更短,搜索效率更高。再次进行机器人的局部路径规划,对人工势场法和动态窗口法进行对比分析,因人工势场法存在目标不可达和局部最小值等问题,所以选择动态窗口法完成机器人的局部路径规划以实现避障功能。最后,在实验室进行消毒机器人移动平台的功能测试,采用栅格法,完成SLAM建图,并进行机器人自主导航与避障实验,结果表明,搭建的机器人移动平台能够完成路径规划与自主导航。
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