救援環(huán)境通常具有極高的不確定性、復(fù)雜性和危險(xiǎn)性,救援機(jī)器人的主要作用就是代替救援人員去完成搜救任務(wù)。這一任務(wù)可以分為兩部分,一是完成環(huán)境的自主探索并確定受困者的位置,二是利用機(jī)械臂對(duì)受困者開展進(jìn)一步的救援行動(dòng)。本文針對(duì)RoboCup救援比賽所模擬的環(huán)境,提出并實(shí)現(xiàn)了基于目標(biāo)的救援機(jī)器人自主導(dǎo)航與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。針對(duì)第一部分任務(wù),本文將機(jī)器人在救援環(huán)境中的自主探索與目標(biāo)識(shí)別兩個(gè)子任務(wù)結(jié)合起來,提出了一種基于目標(biāo)的自主探索方法。在該方法中,一旦發(fā)現(xiàn)受困者,機(jī)器人就將以該受困者作為導(dǎo)航目標(biāo),使用基于圖優(yōu)化的定時(shí)彈性帶方法直接進(jìn)行軌跡規(guī)劃,并迅速到達(dá)受困者所在區(qū)域,為開展下一步的救援行動(dòng)做好準(zhǔn)備,該方法充分利用了目標(biāo)信息來輔助導(dǎo)航,彌補(bǔ)了邊界探索方法隨機(jī)性大、導(dǎo)航速度慢的缺陷,極大提高了機(jī)器人在救援環(huán)境中的探索效率。針對(duì)第二部分任務(wù),本文將目標(biāo)識(shí)別與定位算法和機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法相結(jié)合,利用UR3機(jī)械臂和Kinect v2深度相機(jī)組成手眼協(xié)調(diào)系統(tǒng),首先確定了Kinect相機(jī)與UR3機(jī)械臂的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系,從而得到目標(biāo)在機(jī)械臂坐標(biāo)系下的位姿,然后提出了一種基于直線插補(bǔ)的軌跡規(guī)劃方法,與基于采樣的軌... 

【文章來源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自主導(dǎo)航研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)械臂及其運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 論文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第二章 救援機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    2.1 救援機(jī)器人的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.2 機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的構(gòu)建
        2.2.1 UR3機(jī)械臂簡(jiǎn)介
        2.2.2 UR3機(jī)械臂的D-H參數(shù)
        2.2.3 UR3的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于目標(biāo)的救援機(jī)器人自主導(dǎo)航
    3.1 引言
    3.2 2 D激光SLAM算法與邊界探索算法
        3.2.1 不同激光SLAM算法的比較
        3.2.2 邊界探索算法分析
    3.3 基于目標(biāo)的自主探索
        3.3.1 目標(biāo)識(shí)別算法介紹
        3.3.2 定時(shí)彈性帶方法
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.4.1 無目標(biāo)時(shí)的自主探索
        3.4.2 有目標(biāo)后的自主探索
        3.4.3 總體實(shí)現(xiàn)
    3.5 本章小結(jié)
第四章 機(jī)械臂的手眼協(xié)調(diào)算法
    4.1 引言
    4.2 UR3 機(jī)械臂與Kinect相機(jī)的標(biāo)定
        4.2.1 機(jī)械臂手眼協(xié)調(diào)系統(tǒng)的組成
        4.2.2 手眼標(biāo)定的方法
    4.3 基于視覺引導(dǎo)的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
        4.3.1 基于視覺引導(dǎo)的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)
        4.3.2 目標(biāo)點(diǎn)的確定
        4.3.3 Moveit簡(jiǎn)介
        4.3.4 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.4.1 仿真結(jié)果分析
        4.4.2 實(shí)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 本章總結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文工作總結(jié)
    5.2 未來工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]災(zāi)難救援機(jī)器人研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵性能及展望[J]. 劉金國(guó),王越超,李斌,馬書根.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2006(12)

碩士論文
[1]移動(dòng)機(jī)器人避障與軌跡規(guī)劃[D]. 余冬冬.浙江大學(xué) 2017
[2]移動(dòng)機(jī)械臂環(huán)境感知與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究[D]. 張祥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3632456