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基于LiDAR與IMU融合的SLAM算法研究及其在校園巡檢機器人上的應用

發(fā)布時間:2021-06-13 02:39
  隨著計算機、人工智能等領域的飛速發(fā)展,移動機器人正逐步走向智能、成熟和實用階段。智能化的移動機器人能夠做出獨立的判斷,在無人監(jiān)管的狀態(tài)下完成自動行走、目標跟蹤等多種復雜任務,已廣泛應用于電力巡檢、物流配送、消防滅火等方面。校園安全巡檢任務具有場景固定、路況良好、重復性強等特點,非常適合移動機器人的應用。相比于人力巡檢,移動機器人能夠全時段工作,有效增強了校園的安全性,是校園巡檢的未來發(fā)展方向。實現(xiàn)校園巡檢機器人的首要步驟是實現(xiàn)機器人自主定位。目前主流的定位系統(tǒng)存在各種應用局限,GPS(Global Positioning System)受高樓遮擋而存在接收信號盲區(qū);RTK(Real time kinematic)與 IMU(Inertial measurement unit)組合系統(tǒng)雖然定位精度高,但其設備成本過高,且受到基站范圍限制;物聯(lián)網(wǎng)定位技術需要前期布設大量的節(jié)點,消耗人力物力,資源需求過大。因此本文選擇了低成本、環(huán)境魯棒性高、無需預設節(jié)點、可與多種傳感器融合的激光雷達SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)技術完成機器人的自主定位... 

【文章來源】:華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】:82 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

基于LiDAR與IMU融合的SLAM算法研究及其在校園巡檢機器人上的應用


圖1.〗500kV變電站自動巡檢機器人??加拿大的魁北市水力發(fā)電站自主研發(fā)了一款自動巡檢機器人[3],該機器人采用??

地圖,機器人,倉庫管理,美國


碩士學位論文??.MASTER'S?THESIS??UfiFo???*Asr*y*iaa??EiaiFwW??::m^??T_:?i^A??Robot?yiaoe??Crask??圖1.3高壓線巡檢機器人??(2)室內巡檢機器人??Srinivasa等人[7]在2010推出了一款室內巡檢移動機器人Herb,如圖1.4所示。??該機器人采用視覺SLAM?(Simultaneous?Localization?And?Mapping),可以準確地識??別室內物體,獲取當前機器人定位同時構建出視覺環(huán)境地圖,最后操作機械手完成??更復雜的任務。??mm??圖1.4?Herb室內巡檢機器人??美國Cybermotion公司研發(fā)了一臺軍用倉庫管理巡檢機器人,名為“MDARS”??號[8]。它能夠以最低時速(3km/h)持續(xù)運行八小時,預警范圍達10m。西班牙萊里??達大學設計了一款室內巡檢機器人[9],如圖1.5所示。該機器人使用激光SLAM技??術獲取室內定位,并構建室內三維點云地圖,同時安裝了氣體傳感器,能夠以1米??的精度計算出室內氣體泄漏位置。??

機器人,石油,工廠,現(xiàn)狀


?碩士學位論文??MASTER'S?THESIS??圖1.5室內氣體泄漏巡檢機器人??(3)園區(qū)巡檢機器人??美國的Knightscope公司研發(fā)的K5巡邏機器人,于2014年正式在娃谷街頭??投入使用。據(jù)該公司介紹,該機器人可以在商嘗辦公室、居民區(qū)等多種場所使用,??是增強治安、降低社區(qū)犯罪率的有效保障?屏_納多礦業(yè)大學設計了一種基于WiH??定位的石油工廠巡檢機器人[11如圖1.6所示。該機器人采用Win定位技術,可以??達到米級定位精度,并通過H2S等有毒氣體傳感器對室內有毒氣體濃度進行監(jiān)控和??報警。??二邊,:|??圖1.6石油工廠巡檢機器人??1.2.2國內研究現(xiàn)狀??國內在移動機器人和巡檢機器人的研究上方面起步較晚,但也緊跟世界發(fā)展潮??流,相關成果目前在多個領域也得到了廣泛應用。??(1)變電站巡檢機器人??山東電力研究院的魯守銀教授[12]在2006年推出了一款變電站移動巡檢機器人??

【參考文獻】:
期刊論文
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[2]高仙機器人全場景移動技術及商用落地[J]. 程昊天,陳軍.  機器人產(chǎn)業(yè). 2018(04)
[3]變電站巡檢機器人研究現(xiàn)狀綜述[J]. 楊旭東,黃玉柱,李繼剛,李麗,李北斗.  山東電力技術. 2015(01)
[4]全國首臺軌道式變電站巡檢機器人投入試運行[J].   電氣技術. 2012(02)
[5]慣性導航技術的新進展及發(fā)展趨勢[J]. 張炎華,王立端,戰(zhàn)興群,翟傳潤.  中國造船. 2008(S1)
[6]關于MEMS慣性傳感器的發(fā)展及在組合導航中的應用前景[J]. 蔣慶仙.  測繪通報. 2006(09)
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碩士論文
[1]基于自主導航的移動機器人控制平臺的設計與實現(xiàn)[D]. 華崴鑒.南京郵電大學 2019
[2]基于視覺SLAM的履帶式液壓挖掘機行走軌跡跟蹤控制研究[D]. 章曉偉.浙江大學 2019
[3]基于IMU與單目視覺融合的位姿估計方法研究[D]. 王晨曦.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[4]基于視覺和慣導融合的巡檢機器人定位與建圖技術研究[D]. 陳常.中國礦業(yè)大學 2019
[5]基于視覺巡檢機器人的植物工廠控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 何子力.中國科學技術大學 2019
[6]基于ROS的慣性導航和視覺信息融合的移動機器人定位研究[D]. 王德智.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[7]GPS/Visual/INS多傳感器融合導航算法的研究[D]. 王加芳.浙江大學 2017
[8]面向巡檢應用的全向輪式機器人的運動控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D]. 高明建.中國科學院大學(工程管理與信息技術學院) 2016
[9]基于Kinect和視覺詞典的三維SLAM算法研究[D]. 龍超.浙江大學 2016
[10]基于ROS的移動服務機器人進門過程關鍵技術研究[D]. 董學會.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號:3226820

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