基于ROS的移動(dòng)操作臂自主導(dǎo)航與抓取實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)操作臂是由移動(dòng)平臺(tái)及安裝在該平臺(tái)上的多自由度機(jī)械臂組成的新型移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，它兼具了移動(dòng)功能和操作功能。為提高移動(dòng)操作臂對(duì)工作場(chǎng)景的操作能力和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，需為其配置相應(yīng)的傳感器以感知自身狀態(tài)及外部環(huán)境信息，為自身行為的決策提供參照，而SLAM、自主導(dǎo)航和自主抓夾等相關(guān)技術(shù)對(duì)其智能功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。為此，本文以Segway RMP400(Segway Robotic Mobile Platform400)移動(dòng)平臺(tái)和UR5(Un

2、iversal Robot5)操作臂為主體搭建了一套具備感知能力的移動(dòng)操作臂系統(tǒng)，并用它對(duì)SLAM、自主導(dǎo)航、移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃和操作臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本文首先為移動(dòng)操作臂系統(tǒng)搭建了Hydro版本的ROS(Robot Operating System)，基于ROS已有功能包實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)和自主導(dǎo)航功能。對(duì)ROS局部路徑規(guī)劃器dw

3、a_local_planner進(jìn)行研究學(xué)習(xí)后，發(fā)現(xiàn)其忽略了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的延續(xù)性，從而易導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)出現(xiàn)突變現(xiàn)象。針對(duì)該問題，提出了一個(gè)軌跡曲率相似度評(píng)價(jià)項(xiàng)的評(píng)價(jià)因子，并將其加入dwa_local_planner包中與原評(píng)價(jià)項(xiàng)一起作用于機(jī)器人軌跡評(píng)價(jià)。在ROS中進(jìn)行了機(jī)器人的自主導(dǎo)航仿真實(shí)驗(yàn)，并以對(duì)比分析的方式研究本文提出的評(píng)價(jià)因子對(duì)機(jī)器人在自主導(dǎo)航過程中的軌跡評(píng)價(jià)功能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在添加軌跡曲率相似度評(píng)價(jià)因子后，機(jī)器人在整個(gè)導(dǎo)

4、航過程中的最優(yōu)路徑曲率更平滑，說明機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上具有延續(xù)性。
　　為研究移動(dòng)操作臂的操作功能，本文對(duì)末端安裝有夾持器的UR5操作臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題使用幾何法進(jìn)行求解?；赗OS開發(fā)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃接口Move It，本文對(duì)其內(nèi)部包含的多種采樣規(guī)劃算法進(jìn)行多組仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以評(píng)估其性能優(yōu)劣，從而確定適用于本文機(jī)器人系統(tǒng)的方案。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合深度視覺以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂對(duì)目標(biāo)物的自主抓夾功能。
　　最后，通過遙操作實(shí)驗(yàn)，自主導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)和自主