基于ROS的全向全驱移动机器人自主导航系统

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feitianxueyuan110
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
伴随着社会各行各业自动化水平与计算机技术的飞速发展,智能移动机器人在各个行业都崭露头角,自主导航作为移动机器人的关键技术更是热门的研究方向。全向全驱移动机器人凭借其独特的结构优势在全向移动机器人领域有着重要的地位。本文基于机器人操作系统(ROS),开发了一个全向全驱移动机器人自主导航系统,完成的主要工作如下:首先,分析了全向全驱移动机器人自主导航系统的功能需求,基于全向全驱的轮式结构,研究并设计了机器人自主导航系统框架,包括硬件部分与软件部分,硬件部分设计了自主导航系统结构并完成了关键元器件选型,软件部分设计了上位机监控软件和机器人本体定位与运动控制软件。然后针对移动机器人自主导航过程中的定位问题,研究了基于激光扫描匹配的绝对定位方法的原理与优劣,给出了不同的运动方式下的阿克曼航迹推算方法。针对累积误差和激光匹配定位陷入局部最优解的问题,提出了一种基于改进的平方根无迹卡尔曼滤波的多传感器定位信息融合技术,获得了更加准确的位姿信息。接着针对移动机器人自主导航过程中的路径规划问题,提出了一种改进的启发式全局路径规划算法,通过添加权重系数与节点方向信息,提高了路径规划效率,得到了拐点更少、更加平滑的全局路径。针对更加适合阿克曼结构的TEB局部路径规划算法,通过添加最大直行速度与最大转向速度的联合约束,使得移动机器人在局部动态避障时运动更加稳定,路径更加平滑。最后,在Ubuntu系统和ROS系统上,开发完成了全向全驱移动机器人自主导航软件,在包含动静态障碍物的实际场景中分别进行构图定位实验与自主导航实验,实验结果表明本系统在可接受的误差范围之内基本实现了预期功能,验证了本文所设计的全向全驱移动机器人自主导航系统的可行性。
其他文献
学位
铁路是国家重要的基础设施,是国民经济的大动脉,在推动我国经济社会又好又快发展中发挥着重要作用。而铁路异物入侵问题严重威胁着铁路运营安全,常见的解决措施主要是人工巡检和设置沿线大量摄像头进行监控,这无疑耗费大量人力物力并且存在监控盲区,因此本文提出了一种基于旋翼无人飞行器的铁路异物侵限检测系统,能够全天候、全路段自动进行检测,所设计巡检系统首先进行全路段自主导航,实时采集视频图像信息,其次对夜间及隧
学位
科技的发展促进了航空导航技术的发展,也提高了先进航空导航设备的需求。但是航空导航由于受到外界环境因素影响较大,要求较高。星光导航由于自主性高、可达到的导航精度高、可靠性高等优点,在航空领域的应用愈发广泛。为了使星光导航系统更加满足航空导航的需求,本文对星光导航系统的定姿算法进行了研究,并研究了星敏感器的实验室静态参数标定。最后研究了在线标定及其报错技术,通过实验验证了灰色模型的拟合性能。论文主要研
学位
钛合金材料因其优异的性能,在航空和医疗等领域应用较广。但传统钻削等方式难以满足钛合金等高强度材料的微孔加工需要。而超精密微孔加工方式中激光打孔效率高,质量好,目前在打孔方面广泛应用。其中飞秒激光具有超短的脉冲宽度、极低的热损伤和较高的单脉冲能量密度等优点,在制备材料表面微纳米结构、打孔等方面具有独特的优势。此外,为提高微孔加工的质量,集中不同加工方式优点的复合加工也是精密加工领域研究的方向,其中超
学位
学位
以硬质合金为衬底在其表面沉积的CVD金刚石涂层具有和金刚石相似的物理性能,CVD金刚石的高硬度、高耐温和强切削力等优点加速了CVD金刚石涂层的研究发展。但在保证CVD金刚石涂层颗粒和硬质合金表面有效结合的同时,降低涂层的表面粗糙度和优化其表面形貌是必不可少的一步。随着激光抛光材料技术的不断发展,虽然单个激光抛光技术具有可加工的材料广,热影响小、污染系数小等优点,恰好可以解决CVD金刚石涂层的表面结
学位
热固性聚氨酯以其良好的稳定性、抗腐蚀性,较低的密度和导热系数,广泛应用于建筑、汽车、涂料、家电、服装、航空等行业中。但随着聚氨酯的生产与消费,产生了数量巨大的聚氨酯废弃物,如何处理废旧聚氨酯,已成为节约能源、保护环境、实现我国经济可持续发展的重要现实问题。传统的填埋法和焚烧法,在浪费资源的同时,容易产生二次污染,而热固性聚氨酯加热固化后,形成交联网状结构,也失去了可溶性,无法像热塑性塑料一样熔融再
学位
新发展阶段需要进一步深化落实新发展理念,促进国土空间格局不断优化。沿淮流域是我国典型农业地区,面临洪涝灾害频繁、农业污染问题突出、乡村发展滞后等问题,严重制约城乡高质量发展。以安徽省沿淮地区作为研究对象,引入系统观念,从国土空间格局优化理论视角分析国土空间格局安全问题;对研究区国土空间格局进行诊断,分析国土空间格局的演变特征;分析影响研究区国土空间安全主要因素,面向城镇空间、生产空间和生态空间选择
学位
随着老龄化进程的加剧,下肢运动障碍患者不断增加,对于下肢康复外骨骼的需求不断增加。步态规划技术作为下肢康复外骨骼的关键技术之一受到越来越多科研工作者的关注。到目前为止,下肢康复外骨骼的步态规划技术领域依然存在步态稳定性不足、步态轨迹对患者的适应性不足等问题。针对存在的这些问题,本文进行下肢康复外骨骼步态规划方法的研究。主要研究内容如下:(1)对下肢外骨骼选择了10自由度的配置,通过分析人体骨骼结构
学位
本文采用水热法和静电自主装法制备了磁性硅藻土基复合材料,并且探讨了加入Fe3O4和硅藻土后对光催化材料的提升效果。(1)为了控制Ag3PO4的形貌和抑制其光腐蚀特性,本章制备了Ag3PO4/Fe3O4/硅藻土复合材料,对染料降解、吸附、杀菌等方面的应用进行了探讨。加入Fe3O4和硅藻土后,Ag3PO4的光催化效果有很大提升,并且在吸附方面也有很大应用。当添加Ag3PO4/Fe3O4/硅藻土复合材料
学位