服务机器人移动及路径规划技术应用研究.pdf

上海大学硕士学位论文服务机器人移动及路径规划技术研究姓名:赵伟申请学位级别:硕士专业:机械电子工程指导教师:张海洪20090301上海大学硕士学位论文摘要本课题是来源于国家科技部863项目的“家庭生活支援多机器人系统"中的服务机器人设计。该智能服务机器人采用模块化设计,每个模块实现单独控制,并且实现系统的协调控制,来共同完成机器人智能抓取物体、安全巡逻报警、事务提醒、陪护老人、教育孩子等功能。在此基础上,本文主要进行服务机器人机械本体设计及路径规划的相关研究。本文简单介绍了所建立的服务机器人整体结构。并且,详细阐述了机器人运动机构设计方案和电源方案的选择。在进行服务机器人整体结构设计中,根据实际情况需要,设计了一种具有独立知识产权的浮动小脚轮和基于三目视觉系统的自动充电系统。为了更好对服务机器人实施有效控制,必须要对机器人的运动特性进行分析。在设计运动结构的基础上,建立了该服务机器人的运动学模型,并且详细推导了差动驱动机器人前向运动学模型。感知是移动机器人导航控制的基础,激光测距仪范围广、精度高、传输速度快,适合机器人的实时避障,本文采用激光测距仪实时采集环境信息,并且以LMS200型号的激光测距仪为基础设计一套感知系统。利用该感知系统,D视觉系统的辅助,将经典的卡尔曼滤波定位算法应用于服务机器人中以实现机器人的精确定位,并且设计了一种基于人工势场法与栅格地图法的混合局部路径规划算法,在实验系统中验证了机器人在相对结构化的环境下可以找到最优路径,避免与静态障碍或者动态物体的碰撞,安全到达目的地。关键词:服务机器人,运动学模型,激光测距仪,路径规划V上海大学硕士学位论文ABSTRACTThistopicoriginatesfromthe863project'‘themulti-robotssystemtosupportthefamilylife'’,tocaptureobjects,patrolandWalTl,remindthebusiness,panyasickperson,,,,anauto-rechargingsystemofaservicerobotbasedonTrinocularVisionSystemandacastorwhichhasthe’,,thekinematicsmodeloftherobothasbeenestablished,,hi曲precisionandquicktransmissionspeed,—timeenvironmentinformationisobtainedthroughlaserradar,,Dvisionsystems,t