基于ROS的自主式救援機器人SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、RoboCup救援機器人競賽是一個研究和測試機器人災(zāi)后救援關(guān)鍵技術(shù)的國際性平臺，其近幾年的發(fā)展趨勢預(yù)示著未來的災(zāi)難救援機器人趨于自主化和小型化。因此，研究具有感知能力、自主行為能力及智能決策能力的自主式救援機器人有重要的意義，而SLAM和導(dǎo)航技術(shù)是自主式機器人研究的核心，也是救援機器人實現(xiàn)智能化和自主化的關(guān)鍵。
　　本文根據(jù)自主式救援機器人的總體需求，設(shè)計并實現(xiàn)基于開源機器人操作系統(tǒng)ROS的SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　論文首先

2、介紹自主式救援機器人及其相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對RoboCup救援機器人自主能力挑戰(zhàn)賽的規(guī)則要求，在分析自主式救援機器人功能需求的基礎(chǔ)上，將SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)進行模塊化設(shè)計。
　　同步定位與地圖創(chuàng)建模塊先采用基于柵格地圖的掃描匹配算法對機器人位姿進行初步校正，然后通過Rao-Blackwellized粒子濾波實現(xiàn)機器人的精確定位。基于精確的位姿信息和傳感器信息創(chuàng)建增量式的環(huán)境地圖。
　　導(dǎo)航模塊實現(xiàn)自主式救援機器人對災(zāi)難環(huán)境

3、的探索。該模塊通過邊緣檢測算法階段性生成目標(biāo)點，然后通過Dijkstra算法或A*算法進行全局路徑規(guī)劃，得到一條從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的最短路徑;機器人沿著該路徑行進的過程中采用改進的動態(tài)窗算法進行局部路徑規(guī)劃，實現(xiàn)避障功能。
　　本文基于ROS搭建SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)的整體架構(gòu)，實現(xiàn)相應(yīng)功能。以履帶式機器人為實驗平臺，在模擬災(zāi)難環(huán)境中對該系統(tǒng)進行部署和測試，并對實驗結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對機器人進行準確定位，同時創(chuàng)建精