基于移动机器人的气体泄漏溯源应用研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:allyev
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近年来危化品事故频发对城市安全带来了极大威胁。其中,危害气体泄漏在危化品事故总量中占比最大。当危化品泄漏尤其是危险气体泄漏时,若能及时确定危化品泄漏源位置,就能为制定事故应急方案提供准确依据。本文使用一种基于移动机器人SLAM的路径优化方法,以实时气体浓度值的搜索策略,基于移动机器人自主定位与导航的能力实现机器人向高浓度区域的逐步搜索,最终实现溯源。本文根据溯源及导航的总体需求,设计并实现了基于ROS的移动机器人溯源系统。论文首先介绍了当前移动机器人及ROS的研究现状,分析了移动机器人在化工行业应急防控领域的应用前景,基于移动机器人路径搜索的方法实现泄漏源溯源。在分析了泄漏源溯源问题的基础上,分三个模块设计出了基于移动机器人路径优化方法的溯源系统总体结构,并提出代价地图的设计方案。导航路径规划模块对Dijkstra全局路径规划算法、DWA局部避障路径规划算法进行分析,详细描述了机器人导航路径规划过程。SLAM模块对AMCL自适应定位算法进行分析,详细描述了机器人定位过程,并完成了仿真实验测试。运动控制模块搭建了履带式移动机器人,具有气体检测及自主移动能力,能根据气体浓度值的变化自主向高浓度区移动,成为实现溯源系统的移动终端。本文建立了基于ROS的移动机器人溯源系统整体构架,实现了三个模块的相应功能。在仿真地图中测试了机器人的自主移动导航及定位能力,并对实验结果进行分析,同时实现了机器人向气体浓度高的区域自主移动的功能。结果表明,机器人能有效的完成溯源任务,在行进路线上能及时躲避障碍物,实现机器人自主路径规划与定位。
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