建筑行業(yè)中存在大量需要建筑工人完成的重體力工作,這些工作往往可以通過機(jī)器人代替工人完成。與普通服務(wù)型機(jī)器人不同的是,建筑機(jī)器人的工作性質(zhì)更加復(fù)雜,定位精度要求更高,對系統(tǒng)的可靠性和安全性要求也更高。本文結(jié)合建筑施工的具體要求,設(shè)計并研發(fā)了基于建筑機(jī)器人的移動定位系統(tǒng),其主要內(nèi)容如下:1、本文研究了激光雷達(dá)的運(yùn)動畸變產(chǎn)生原因以及畸變校準(zhǔn)算法,分析了傳統(tǒng)激光雷達(dá)畸變校準(zhǔn)算法的缺陷,并在此基礎(chǔ)上提出了基于里程計的線性插值校準(zhǔn)算法,獲得了較為理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、本文研究了兩種不同的激光雷達(dá)及時定位與地圖構(gòu)建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法原理,對比和分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn),并通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)測試兩種算法的效果,最后將定位與地圖構(gòu)建算法融入本課題開發(fā)的機(jī)器人移動定位系統(tǒng)中。3、本文提出了一種新的基于機(jī)器人位姿的層級式地圖A*改進(jìn)算法。由于經(jīng)典A*算法無法使機(jī)器人安全到達(dá)離障礙物較近的非自由空間和外切障礙空間。而在本課題開發(fā)的建筑抹灰機(jī)器人中,機(jī)器人要對墻面進(jìn)行抹灰施工工作,就必須要移動至非自由空間或外切障礙空間,故經(jīng)典A*算法在本課題中并不適用。本文利用了非圓形機(jī)器人在不同角度下,在柵格地圖中實(shí)際可以安全到達(dá)的區(qū)域不一樣這一特性,在經(jīng)典的A*算法基礎(chǔ)之上,首次提出了基于機(jī)器人位姿的層級式地圖A*改進(jìn)算法,提高了機(jī)器人的可到達(dá)范圍,使其能安全到達(dá)非自由空間或外切障礙空間。4、本文提出了一種適用于建筑機(jī)器人的融合建筑信息(Building Information Modeling,BIM)的路徑規(guī)劃與導(dǎo)航算法。為了使機(jī)器人能順利完成建筑施工任務(wù),機(jī)器人必須準(zhǔn)確的獲取建筑物信息,而建筑物信息其實(shí)包含于建筑信息圖紙中。本文通過對建筑制圖軟件Revit進(jìn)行二次開發(fā),提取建筑物信息,并利用建筑信息指導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行建筑施工工作,最后在實(shí)際的施工場景下進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了算法的可行性與有效性。5、本文對建筑機(jī)器人定位移動系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā),包括了Unity交互終端,基于ROS的機(jī)器人定位系統(tǒng),BIM信息提取,以及導(dǎo)航和路徑規(guī)劃,并且通過大量的實(shí)驗(yàn)與改進(jìn),使機(jī)器人的施工質(zhì)量、效率與可靠性均滿足項(xiàng)目要求。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1 研究背景近年來，由于中國用人成本逐漸加大，機(jī)器人不僅在制造業(yè)取得飛速發(fā)展軍服務(wù)領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，如圖 1-1 所示，以波士頓動力公司機(jī)器人 BigDog 為例，它可以負(fù)重 181KG 在長時間不進(jìn)行補(bǔ)給的情況下，兵移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地服務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機(jī)，用于陪護(hù)的家機(jī)器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機(jī)器人，用于清潔的家庭掃地機(jī)器經(jīng)融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人可以從事半自主或自主工作，為人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。

第一章 緒論第一章 緒論1 研究背景近年來，由于中國用人成本逐漸加大，機(jī)器人不僅在制造業(yè)取得飛速發(fā)展軍服務(wù)領(lǐng)域以及軍事領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，如圖 1-1 所示，以波士頓動力公司機(jī)器人 BigDog 為例，它可以負(fù)重 181KG 在長時間不進(jìn)行補(bǔ)給的情況下，兵移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地服務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機(jī)，用于陪護(hù)的家機(jī)器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機(jī)器人，用于清潔的家庭掃地機(jī)器經(jīng)融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人可以從事半自主或自主工作，為人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。

移動 32.2 公里，并且能應(yīng)對如，樹林、巖石、障礙物、和城市等復(fù)雜的地務(wù)領(lǐng)域，如圖 1-2、1-3 和 1-4 所示，用于航拍的無人飛機(jī)，用于陪護(hù)的家器人，用于子女教育和娛樂的家庭教育機(jī)器人，用于清潔的家庭掃地機(jī)器融入我們生活的方方面面。室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人可以從事半自主或自主工作，人類的健康服務(wù)，但不會從事生產(chǎn)任務(wù)[1]。圖 1-1 家庭護(hù)理機(jī)器人 圖 1-2 波士頓動力 BigDog
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2856933