基于ROS輪式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人是當(dāng)前國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其相關(guān)理論與應(yīng)用的研究成果極大地改善了當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)服務(wù)的質(zhì)量。自主導(dǎo)航作為移動(dòng)機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)，是移動(dòng)機(jī)器人智能化和實(shí)用化的基礎(chǔ)。針對(duì)當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人通用性差、導(dǎo)航精度低等問題，本文基于ROS(Robot Operating System，開源機(jī)器人操作系統(tǒng))完成了輪式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃功能。
　　針對(duì)機(jī)器人開發(fā)過程中代碼可復(fù)用性差、各功能間耦合程

2、度高等問題，本文對(duì)ROS系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行了深入的分析。結(jié)合自主導(dǎo)航機(jī)器人的功能需求和ROS系統(tǒng)的特點(diǎn)，以低成本、高通用性為目標(biāo)，完成了輪式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與軟件框架的設(shè)計(jì)。
　　在環(huán)境地圖的構(gòu)建方面，本文分析和比較了基于粒子濾波的RBPF-SLAM算法及其改進(jìn)算法Gmapping的原理和關(guān)鍵步驟，建立了輪式機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制和傳感器觀測(cè)模型，并針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人在ROS系統(tǒng)中地圖構(gòu)建功能的實(shí)現(xiàn)方式做了分析

3、與參數(shù)配置。
　　在路徑規(guī)劃方面，本文分析了Dijkstra、A*、RRT、人工勢(shì)場法和動(dòng)態(tài)窗口方法等算法的原理與關(guān)鍵步驟。針對(duì)全局路徑規(guī)劃中基本RRT算法收斂速度慢、穩(wěn)定性差等問題，提出了引入變概率目標(biāo)偏向思想和隨機(jī)樹擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)選取策略優(yōu)化的改進(jìn)RRT算法，增強(qiáng)了算法的快速性和穩(wěn)定性。
　　仿真和實(shí)驗(yàn)部分中的室內(nèi)導(dǎo)航效果驗(yàn)證了Gmapping算法和改進(jìn)RRT算法在移動(dòng)機(jī)器人未知地圖構(gòu)建和已知地圖中全局路徑規(guī)劃的可行性與有效性