隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,機(jī)器人已經(jīng)在各行各業(yè)得到了應(yīng)用,在此次新冠肺炎的疫情中,各類室內(nèi)消殺機(jī)器人為室內(nèi)環(huán)境的消毒殺菌都起到了至關(guān)重要的作用,避免了醫(yī)護(hù)人員的感染風(fēng)險(xiǎn)。同樣在煤礦環(huán)境中,機(jī)器人同樣有很大的應(yīng)用前景,我國(guó)是一個(gè)煤炭大國(guó),對(duì)于煤炭資源的需求十分巨大,但我國(guó)煤炭開采普遍難度大且事故頻發(fā),因此迫切需要一款在災(zāi)后輔助救援的機(jī)器人,該類機(jī)器人通常需要在惡劣的煤礦環(huán)境中工作,因此機(jī)器人環(huán)境構(gòu)建與路徑規(guī)劃是其核心技術(shù),課題以履帶機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)其軟件及硬件控制系統(tǒng)以達(dá)到導(dǎo)航要求。本文以ROS系統(tǒng)為開發(fā)框架,主要分為建圖與導(dǎo)航兩大塊對(duì)救援機(jī)器人進(jìn)行總體設(shè)計(jì),其硬件系統(tǒng)主要分為IMU單元、MCU控制單元、串口驅(qū)動(dòng)、ADC采樣以及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元;其軟件系統(tǒng)主要分為機(jī)器人底盤閉環(huán)控制、全局與局部路徑規(guī)劃、未知環(huán)境建圖。通過(guò)ROS分布式通訊的方式使得各個(gè)功能模塊化,實(shí)現(xiàn)松耦合的控制方式,便于功能的擴(kuò)展,主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）主要分析運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、姿態(tài)模型、以及地圖模型,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)閉環(huán)控制以及礦井環(huán)境的建模。針對(duì)SLAM部分,分別理論分析了基于粒子濾波、高斯牛頓法、以及圖優(yōu)化的建圖方法,并基... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

結(jié)合Exyn技Figure1-1Four-leggedro

1緒論3一組四足機(jī)器人，在未知的地下環(huán)境中導(dǎo)航，通過(guò)將GhostRobotics的四足機(jī)器人與Exyn無(wú)人機(jī)駕駛技術(shù)相結(jié)合，如圖1-1，結(jié)合四足機(jī)器人優(yōu)異的越障能力，機(jī)器人攜帶光電檢測(cè)設(shè)備和測(cè)距設(shè)備，構(gòu)建3D地圖數(shù)據(jù)，搭載的熱成像設(shè)備用于對(duì)人體等生物信息進(jìn)行探測(cè)，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同完成，在實(shí)際環(huán)境中實(shí)驗(yàn)取得良好效果，目前該計(jì)劃得到了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（U.S.DefenseAdvancedResearchProjectsAgency）的資助。圖1-1結(jié)合Exyn技術(shù)的四足機(jī)器人Figure1-1Four-leggedrobotwithExyntechnology日本京都大學(xué)（KyotoUniversity）機(jī)器人工學(xué)科研小組，研發(fā)了一款名為KOHGA3的災(zāi)后搜救機(jī)器人，如圖1-2，KOHGA3長(zhǎng)86厘米，寬45厘米，高75厘米，重達(dá)40公斤，為遙控操作型機(jī)器人，利用安裝了7個(gè)馬達(dá)的機(jī)械臂前端安裝的攝像頭對(duì)周圍進(jìn)行搜尋，其自主探測(cè)，通過(guò)測(cè)距感知器來(lái)繪制地圖，由內(nèi)置的感溫器來(lái)發(fā)現(xiàn)災(zāi)民，該機(jī)器人曾被用于對(duì)有坍塌危險(xiǎn)的青森縣八戶市體育館展開調(diào)查，經(jīng)過(guò)了反復(fù)改良，性能優(yōu)異。圖1-2災(zāi)后搜救機(jī)器人KOHGA3Figure1-2Post-disastersearchandrescuerobotKOHGA3桑迪亞（Sandia）的Gemini-Scout礦山救援機(jī)器人，如圖1-3，其目地是在非常危險(xiǎn)的地下礦井中進(jìn)行救援工作。它的長(zhǎng)度不到1.2m，高不到0.6m，并且配備了獨(dú)特的關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)底盤，便于翻越溝渠，多巖石區(qū)地及不規(guī)則地形，搭載了氣體傳感器，一個(gè)用于定位生還者的熱像儀以及另一個(gè)安裝在上方的云臺(tái)相機(jī)，用

1緒論3一組四足機(jī)器人，在未知的地下環(huán)境中導(dǎo)航，通過(guò)將GhostRobotics的四足機(jī)器人與Exyn無(wú)人機(jī)駕駛技術(shù)相結(jié)合，如圖1-1，結(jié)合四足機(jī)器人優(yōu)異的越障能力，機(jī)器人攜帶光電檢測(cè)設(shè)備和測(cè)距設(shè)備，構(gòu)建3D地圖數(shù)據(jù)，搭載的熱成像設(shè)備用于對(duì)人體等生物信息進(jìn)行探測(cè)，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同完成，在實(shí)際環(huán)境中實(shí)驗(yàn)取得良好效果，目前該計(jì)劃得到了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（U.S.DefenseAdvancedResearchProjectsAgency）的資助。圖1-1結(jié)合Exyn技術(shù)的四足機(jī)器人Figure1-1Four-leggedrobotwithExyntechnology日本京都大學(xué)（KyotoUniversity）機(jī)器人工學(xué)科研小組，研發(fā)了一款名為KOHGA3的災(zāi)后搜救機(jī)器人，如圖1-2，KOHGA3長(zhǎng)86厘米，寬45厘米，高75厘米，重達(dá)40公斤，為遙控操作型機(jī)器人，利用安裝了7個(gè)馬達(dá)的機(jī)械臂前端安裝的攝像頭對(duì)周圍進(jìn)行搜尋，其自主探測(cè)，通過(guò)測(cè)距感知器來(lái)繪制地圖，由內(nèi)置的感溫器來(lái)發(fā)現(xiàn)災(zāi)民，該機(jī)器人曾被用于對(duì)有坍塌危險(xiǎn)的青森縣八戶市體育館展開調(diào)查，經(jīng)過(guò)了反復(fù)改良，性能優(yōu)異。圖1-2災(zāi)后搜救機(jī)器人KOHGA3Figure1-2Post-disastersearchandrescuerobotKOHGA3桑迪亞（Sandia）的Gemini-Scout礦山救援機(jī)器人，如圖1-3，其目地是在非常危險(xiǎn)的地下礦井中進(jìn)行救援工作。它的長(zhǎng)度不到1.2m，高不到0.6m，并且配備了獨(dú)特的關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)底盤，便于翻越溝渠，多巖石區(qū)地及不規(guī)則地形，搭載了氣體傳感器，一個(gè)用于定位生還者的熱像儀以及另一個(gè)安裝在上方的云臺(tái)相機(jī)，用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]粒子群優(yōu)化模糊PID的履帶機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制研究[J]. 柴鈺,王喬.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2018(18)

博士論文
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[2]非完整輪式移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制研究[D]. 于浩.中國(guó)海洋大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于ROS的多傳感器信息融合自主導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王鵬飛.南京郵電大學(xué) 2019
[2]動(dòng)態(tài)路徑技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[D]. 何凡.南京郵電大學(xué) 2019
[3]基于ROS的全向移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 王古超.安徽理工大學(xué) 2019
[4]室內(nèi)機(jī)器人同步定位與建圖研究[D]. 尹磊.廣西科技大學(xué) 2019
[5]基于SLAM的餐廳智能服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張占賓.北方工業(yè)大學(xué) 2019
[6]基于Cartographer算法的SLAM與導(dǎo)航機(jī)器人設(shè)計(jì)[D]. 賈浩.山東大學(xué) 2019
[7]基于激光雷達(dá)的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人SLAM與導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 杜哲夫.湖北工業(yè)大學(xué) 2019
[8]基于視覺(jué)和慣導(dǎo)融合的巡檢機(jī)器人定位與建圖技術(shù)研究[D]. 陳常.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2019
[9]基于多傳感器的移動(dòng)機(jī)器人地圖構(gòu)建方法研究[D]. 鄭道嶺.廣西大學(xué) 2018
[10]基于激光雷達(dá)的二維即時(shí)定位與制圖技術(shù)研究[D]. 李昊.東南大學(xué) 2018



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