本項(xiàng)目來(lái)源于對(duì)一款非完整約束移動(dòng)機(jī)器人Turtlebot3-Waffle的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)需求,對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)——路徑規(guī)劃算法進(jìn)行研究。本文在設(shè)計(jì)路徑規(guī)劃算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)方案,建立了一套完整的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具有一定的實(shí)用價(jià)值和研究意義。路徑規(guī)劃算法主要面對(duì)環(huán)境不完全明確的室內(nèi)場(chǎng)景,建立的導(dǎo)航系統(tǒng)基于激光雷達(dá)、單板計(jì)算機(jī)、控制卡和步進(jìn)電機(jī)等硬件,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航任務(wù),系統(tǒng)包括向已知目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)發(fā)、避開(kāi)障礙物、規(guī)劃平滑軌跡、實(shí)時(shí)路徑跟蹤等功能。路徑規(guī)劃算法采用基于幾何軌線的規(guī)劃方法,使用五階貝塞爾曲線來(lái)近似移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,考慮速度狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和非完整約束條件,并對(duì)路徑結(jié)果進(jìn)行速度優(yōu)化,最后得出平滑路徑曲線和離散時(shí)間控制輸出流。軌跡跟蹤方案基于多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（VSS）的控制理論,采用積分滑�？刂破鞯脑O(shè)計(jì)方法,將軌跡跟蹤誤差大幅降低,并在控制器中加入飽和函數(shù)構(gòu)成準(zhǔn)滑�？刂破�,有效降低控制輸出的抖振現(xiàn)象。最后在ROS操作系統(tǒng)中使用Python語(yǔ)言對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)虛擬環(huán)境驗(yàn)證和真實(shí)場(chǎng)景驗(yàn)證,表明所建立的導(dǎo)航方法穩(wěn)定有效,可以完成室內(nèi)情況下的基于單線激光雷達(dá)感知的導(dǎo)航任... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)器人Dante和機(jī)器人SAIMO進(jìn)入21世紀(jì)以后移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展出現(xiàn)了很多高性能的移動(dòng)機(jī)器人，以

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文復(fù)雜環(huán)境下完成許多工作；機(jī)械狗 SPOT 則以一個(gè)存在人為干擾的運(yùn)動(dòng)演示視頻轟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，能夠在森林冰面沙土中自由行走，甚也能保持平衡。而 2018 年發(fā)布的輕量型機(jī)械狗 SpotMini 則可以在開(kāi)彈簧門(mén)，5 自由度的機(jī)械手和 3D 視覺(jué)傳感器協(xié)同工作輕而易舉動(dòng)作。2019 年則發(fā)布了一款名為 Handle 的移動(dòng)碼垛機(jī)器人，能夠操作對(duì)象進(jìn)行精確的感知和抓取，并利用機(jī)身精密的平衡系統(tǒng)和動(dòng)系統(tǒng)完成復(fù)雜多樣的碼垛任務(wù)。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文根據(jù)導(dǎo)航方式的不同 ,導(dǎo)航系統(tǒng)的側(cè)重點(diǎn)和采取的工程技術(shù)往往不相同。運(yùn)行環(huán)境不完全明確時(shí)，一般采用基于陸標(biāo)(Landmark)的導(dǎo)航方法，即將位置設(shè)置為陸標(biāo)作為細(xì)分的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，在陸標(biāo)之間確定自己的相對(duì)位完成導(dǎo)航任務(wù);在環(huán)境信息完全未知的情況下，一般會(huì)采用結(jié)合各個(gè)傳感圍環(huán)境的實(shí)時(shí)探測(cè)來(lái)采取一定的避障措施。根據(jù)感知系統(tǒng)的消息，逐漸向進(jìn)行探索，最后完成導(dǎo)航任務(wù);在結(jié)構(gòu)明確的環(huán)境中 ,先計(jì)算可行的移動(dòng)算自身與繪制軌跡的跟蹤誤差來(lái)不斷跟蹤地圖軌跡來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，通過(guò)跟制的方法完成導(dǎo)航任務(wù)。


本文編號(hào)：2911468