基于ROS的室內(nèi)移動(dòng)服務(wù)機(jī)器人定位與導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、近年來(lái)，由于信息化、工業(yè)化的不斷推進(jìn)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中不斷發(fā)展，正處于一個(gè)蓬勃興起的階段，在中國(guó)制造業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)的浪潮中，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展尤其重要。2015年年末，北京國(guó)家會(huì)議中心舉辦了世界機(jī)器人大會(huì)，中國(guó)在戰(zhàn)略上也將機(jī)器人與智能制造納入了國(guó)家科技創(chuàng)新的優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域。機(jī)器人SLAM技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)中核心技術(shù)之一，SLAM是即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，其中建圖定位與路徑規(guī)劃是SLAM算法主要的攻克方向。
　　SLAM相關(guān)算法

2、需要一個(gè)完整的通信系統(tǒng)將傳感器數(shù)據(jù)與算法結(jié)合。ROS又稱機(jī)器人操作系統(tǒng)，它由斯坦福大學(xué)與Willow Garage公司共同研發(fā)，ROS提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)硬件與PC中進(jìn)程、PC中各進(jìn)程間通信的功能，通過(guò)ROS可以將算法計(jì)算結(jié)果通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳遞給底層控制層進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。
　　圍繞上述幾個(gè)方面，本文圍繞機(jī)器人定位與路徑規(guī)劃兩個(gè)問(wèn)題，在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，做出以下幾點(diǎn)工作：
　?。?）研究機(jī)器人領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展趨勢(shì)<

3、br>　　通過(guò)當(dāng)前相關(guān)科研進(jìn)展來(lái)闡述本課題的意義，從當(dāng)前學(xué)術(shù)研究方向引出相關(guān)技術(shù)。
　?。?）運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及測(cè)量模型的研究
　　對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的速度模型與里程計(jì)模型進(jìn)行研究并建模。同時(shí)分析機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中傳感器可能受到的環(huán)境噪聲，對(duì)觀測(cè)模型進(jìn)行研究，用于削減環(huán)境噪聲帶來(lái)的影響。
　?。?）機(jī)器人定位算法
　　本文所涉及的定位算法均是基于概率的算法，首先先根據(jù)機(jī)器人建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及觀測(cè)模型，然后將模型融入于濾波算法中

4、，實(shí)現(xiàn)相關(guān)位置估計(jì)算法，通過(guò)MATLAB來(lái)驗(yàn)證算法有效性，并將算法融合到ROS中。
　?。?）機(jī)器人導(dǎo)航算法
　　導(dǎo)航算法分為全局與局部路徑規(guī)劃兩個(gè)方向。針對(duì)這兩個(gè)方向，本課題各提出兩種算法，并在MATLAB中驗(yàn)證算法有效性，進(jìn)而對(duì)路徑進(jìn)行優(yōu)化處理，最終在ROS中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制。
　?。?）整體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
　　本文分別對(duì)定位與導(dǎo)航模塊進(jìn)行MATLAB仿真并進(jìn)行試驗(yàn)平臺(tái)搭建，本課題使用雙輪車搭載Intel處