發(fā)布時(shí)間：2021-04-26 15:32

　　目前機(jī)器人應(yīng)用人才短缺,許多高等院校均開設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)。移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)是開展機(jī)器人工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要載體。本文基于機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS（Robot Operating System）研制開發(fā)移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái),可用于機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)中。本文主要工作如下。分析了ROS操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的研究現(xiàn)狀,并根據(jù)“機(jī)器人工程”專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)要求明確了平臺(tái)的功能需求,制定了系統(tǒng)總體的機(jī)械設(shè)計(jì)和控制設(shè)計(jì)方案,最終實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的實(shí)物搭建。介紹了輪速PID算法和里程計(jì)算法原理,為兩輪差速驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,基于STM32F103的嵌入式開發(fā)板,使用C++編程實(shí)現(xiàn)了輪速PID控制算法和里程計(jì)算法。分析了ROS的架構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制和本機(jī)器人平臺(tái)的硬件構(gòu)成,制定了ROS與STM32F103的串口通訊協(xié)議和無(wú)線手柄控制協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遙控和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的功能�；诠雀韫镜腸artographer功能包和ROS系統(tǒng)的move_base功能包,根據(jù)平臺(tái)硬件屬性進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)編程配置,實(shí)現(xiàn)了地圖構(gòu)建及自主導(dǎo)航移動(dòng)的功能。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人平... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 ROS操作系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 ROS的基本概念
        1.2.2 ROS的特點(diǎn)
    1.3 機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)內(nèi)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)外機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的研究現(xiàn)狀
    1.4 課題主要內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 機(jī)器人硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
    2.1 總體設(shè)計(jì)架構(gòu)
    2.2 機(jī)械部分硬件設(shè)計(jì)
        2.2.1 機(jī)械總體設(shè)計(jì)框架
        2.2.2 三層結(jié)構(gòu)的層高和直徑設(shè)計(jì)
        2.2.3 板材及輪子選型
        2.2.4 電機(jī)選型及參數(shù)確定
        2.2.5 機(jī)械性能指標(biāo)
    2.3 控制部分硬件設(shè)計(jì)
        2.3.1 總體電路設(shè)計(jì)
        2.3.2 底層控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.3.3 頂層控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.3.4 激光雷達(dá)選型及參數(shù)確定
    2.4 本章小結(jié)
第3章 底層控制系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)
    3.1 PID控制算法
        3.1.1 PID算法原理
        3.1.2 PID算法在程序中的實(shí)現(xiàn)
        3.1.3 空載情況下的PID算法參數(shù)的確定
    3.2 里程計(jì)算法
        3.2.1 里程計(jì)算法原理
        3.2.2 里程計(jì)算法在程序中的實(shí)現(xiàn)
    3.3 本章小結(jié)
第4章 基于ROS的頂層控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 ROS架構(gòu)介紹
        4.1.1 ROS架構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.1.2 ROS運(yùn)行機(jī)制
    4.2 制定ROS與STM32F103的串口通訊協(xié)議
    4.3 在ROS上使用無(wú)線遙控手柄操作機(jī)器人
    4.4 建立地圖
    4.5 基于地圖的自主導(dǎo)航
    4.6 本章小結(jié)
第5章 構(gòu)建地圖和自主導(dǎo)航的綜合實(shí)驗(yàn)
    5.1 地圖構(gòu)建
    5.2 自主導(dǎo)航
    5.3 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[J]. 李頎,強(qiáng)華.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2018(04)
[2]高校機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究[J]. 岳龍旺,邢曉柳.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2017(03)
[3]智能家居機(jī)器人仿真教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 熊英,黃亞輝,石英春.  中國(guó)現(xiàn)代教育裝備. 2016(09)
[4]機(jī)器換人產(chǎn)業(yè)背景下的地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式[J]. 胡紅生,王娟,孫江,張今朝.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2016(03)
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[6]以碼垛和分揀機(jī)器人為載體的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路剖析[J]. 宋飛燕.  電子制作. 2015(01)
[7]PID在船閘閘門同步運(yùn)行中的運(yùn)用[J]. 竇立.  電子世界. 2014(16)
[8]機(jī)器人創(chuàng)新性教學(xué)平臺(tái)的實(shí)踐與探索[J]. 黃文愷,陳虹.  今日科苑. 2009(05)
[9]基于機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研制[J]. 肖曉萍,廖青,李自勝.  機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2008(04)
[10]基于PC的開放式測(cè)控系統(tǒng)的研究[J]. 葉曉平.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2004(08)

碩士論文
[1]基于SLAM技術(shù)的智能機(jī)器人定位導(dǎo)航研究[D]. 王永濤.北方工業(yè)大學(xué) 2018
[2]導(dǎo)航機(jī)器人的地圖構(gòu)建和定位研究[D]. 王鵬.天津工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于ROS輪式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王鴻譽(yù).天津工業(yè)大學(xué) 2018
[4]全向移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究[D]. 譚柱.深圳大學(xué) 2017
[5]基于ROS的移動(dòng)機(jī)器人建圖導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 許玉龍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3161664