基于ROS的移動操作臂自主導(dǎo)航與抓取實現(xiàn).pdf

1、移動操作臂是由移動平臺及安裝在該平臺上的多自由度機械臂組成的新型移動機器人系統(tǒng)，它兼具了移動功能和操作功能。為提高移動操作臂對工作場景的操作能力和對環(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)對其智能功能的實現(xiàn)至關(guān)重要。為此，本文以Segway RMP400(Segway Robotic Mobile Platform400)移動平臺和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操作臂系統(tǒng)，并用它對SLAM、自主導(dǎo)航、移動機器人路徑規(guī)劃和操作臂運動規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)進行研究。
　　本文首先為移動操作臂系統(tǒng)搭建了Hydro版本的ROS(Robot Operating System)，基于ROS已有功能包實現(xiàn)了機器人的SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)和自主導(dǎo)航功能。對ROS局部路徑規(guī)劃器dw

3、a_local_planner進行研究學(xué)習(xí)后，發(fā)現(xiàn)其忽略了機器人運動狀態(tài)的延續(xù)性，從而易導(dǎo)致運動狀態(tài)出現(xiàn)突變現(xiàn)象。針對該問題，提出了一個軌跡曲率相似度評價項的評價因子，并將其加入dwa_local_planner包中與原評價項一起作用于機器人軌跡評價。在ROS中進行了機器人的自主導(dǎo)航仿真實驗，并以對比分析的方式研究本文提出的評價因子對機器人在自主導(dǎo)航過程中的軌跡評價功能的影響。實驗結(jié)果表明，在添加軌跡曲率相似度評價因子后，機器人在整個導(dǎo)

4、航過程中的最優(yōu)路徑曲率更平滑，說明機器人在運動狀態(tài)上具有延續(xù)性。
　　為研究移動操作臂的操作功能，本文對末端安裝有夾持器的UR5操作臂的正逆運動學(xué)問題使用幾何法進行求解。基于ROS開發(fā)的運動規(guī)劃接口Move It，本文對其內(nèi)部包含的多種采樣規(guī)劃算法進行多組仿真實驗驗證以評估其性能優(yōu)劣，從而確定適用于本文機器人系統(tǒng)的方案。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合深度視覺以實現(xiàn)機械臂對目標(biāo)物的自主抓夾功能。
　　最后，通過遙操作實驗，自主導(dǎo)航實驗和自主