發(fā)布時(shí)間：2017-03-28 20:22

  本文關(guān)鍵詞：基于ROS的移動機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：移動機(jī)器人自主導(dǎo)航是將各種傳感器信息融合,獲取機(jī)器人所在環(huán)境信息,決策機(jī)器人行程,并實(shí)時(shí)引導(dǎo)機(jī)器人到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。論文結(jié)合“智能化機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目和國防科工局“核環(huán)境機(jī)器人系統(tǒng)”項(xiàng)目的具體需求,對移動機(jī)器人實(shí)現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下多目標(biāo)運(yùn)動導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)過程的關(guān)鍵技術(shù):車體建模、動態(tài)避障、多目標(biāo)規(guī)劃進(jìn)行研究。根據(jù)移動機(jī)器人的機(jī)械、電氣、智能性能進(jìn)行車體建模,將車體控制與路徑規(guī)劃結(jié)合,提出一種學(xué)習(xí)型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID四輪驅(qū)動3D模型,對具有獨(dú)立結(jié)構(gòu)的四輪型移動機(jī)器人進(jìn)行速度控制使其嚴(yán)格按照預(yù)定軌跡運(yùn)動,使得路徑規(guī)劃后機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)避障導(dǎo)航。針對導(dǎo)航中全局路徑規(guī)劃與局部路徑規(guī)劃結(jié)合的問題,提出分級遺傳算法規(guī)劃,全局規(guī)劃采用TSP商旅行程經(jīng)典的遺傳算法模型解決多目標(biāo)點(diǎn)行程次序,局部路徑規(guī)劃采用基于柵格地圖插點(diǎn)的遺傳算法尋優(yōu)模型解決單目標(biāo)點(diǎn)的導(dǎo)航,分級規(guī)劃兼顧有效性與實(shí)時(shí)性,動態(tài)避障規(guī)劃時(shí)以運(yùn)動物體的包圍盒建立動態(tài)柵格地圖,以距離、時(shí)間、能量等為綜合適應(yīng)度值尋找一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)無碰撞的最優(yōu)或次最優(yōu)路徑,使之盡可能的平滑和安全,較好的滿足機(jī)器人多目標(biāo)全局規(guī)劃與局部動態(tài)避障的要求。在開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS下調(diào)用V REP機(jī)器人仿真平臺,對建立的的3D多障礙物的動態(tài)環(huán)境進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動學(xué)仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了基于分級遺傳算法導(dǎo)航策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：分級遺傳算法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 動態(tài)避障 多目標(biāo)規(guī)劃 ROS機(jī)器人
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 移動機(jī)器人導(dǎo)航研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 機(jī)器人導(dǎo)航方式9-12
• 1.2.2 機(jī)器人導(dǎo)航的智能算法12-13
• 1.3 導(dǎo)航技術(shù)展望13-14
• 1.4 機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS14-15
• 1.5 ROS調(diào)用仿真軟件VREP15-16
• 1.6 本文的研究過程16-17
• 第二章 移動機(jī)器人建模17-38
• 2.1 引言17-18
• 2.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)18-20
• 2.3 運(yùn)動學(xué)分析20-24
• 2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID速度控制24-26
• 2.5 控制系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)26-37
• 2.5.1 直線行駛實(shí)驗(yàn)26-30
• 2.5.2 圓周行駛實(shí)驗(yàn)30-35
• 2.5.3 多段線行駛實(shí)驗(yàn)35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 移動機(jī)器人避障38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 環(huán)境建模38-39
• 3.3 遺傳算法避障規(guī)劃原理39-45
• 3.3.1 遺傳算法簡介39-40
• 3.3.2 避障算法建模40-41
• 3.3.3 適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)41
• 3.3.4 選擇算子41-42
• 3.3.5 變異算子42-44
• 3.3.6 參數(shù)控制44-45
• 3.4 路徑規(guī)劃仿真45-52
• 3.4.1 柵格地圖創(chuàng)建45-47
• 3.4.2 遺傳算法路徑規(guī)劃47-48
• 3.4.3 路徑規(guī)劃仿真對比48-50
• 3.4.4 機(jī)器人行走測試50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 動態(tài)環(huán)境機(jī)器人避障53-68
• 4.1 引言53
• 4.2 動態(tài)環(huán)境建模53-56
• 4.2.1 靜態(tài)障礙物的描述54
• 4.2.2 動態(tài)障礙物的描述54-55
• 4.2.3 激光雷達(dá)障礙物測距55-56
• 4.3 障礙物軌跡已知的運(yùn)動規(guī)劃56-58
• 4.3.1 運(yùn)動軌跡編碼56
• 4.3.2 綜合適應(yīng)度函數(shù)56-58
• 4.4 障礙物軌跡未知的運(yùn)動規(guī)劃58-59
• 4.5 路徑規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)59-67
• 4.5.1 障礙物軌跡已知的避障59-63
• 4.5.2 障礙物軌跡未知的避障63-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第五章 多目標(biāo)運(yùn)動導(dǎo)航68-79
• 5.1 引言68
• 5.2 TSP路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)描述68-69
• 5.3 TSP編碼方式69-70
• 5.4 求解TSP路徑規(guī)劃的遺傳算法70-71
• 5.5 遺傳算子控制71-73
• 5.6 路徑規(guī)劃仿真73-78
• 5.7 本章小結(jié)78-79
• 第六章 結(jié)論79-80
• 6.1 課題所完成的工作79
• 6.2 改進(jìn)方向79-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果85

  本文關(guān)鍵詞：基于ROS的移動機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：272983