基于ROS輪式機器人視覺導航系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

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

2、度高等問題，本文對ROS系統(tǒng)的技術(shù)特點和運行機制進行了深入的分析。結(jié)合自主導航機器人的功能需求和ROS系統(tǒng)的特點，以低成本、高通用性為目標，完成了輪式機器人視覺導航系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與軟件框架的設(shè)計。
　　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算法及其改進算法Gmapping的原理和關(guān)鍵步驟，建立了輪式機器人導航系統(tǒng)的運動控制和傳感器觀測模型，并針對移動機器人在ROS系統(tǒng)中地圖構(gòu)建功能的實現(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、人工勢場法和動態(tài)窗口方法等算法的原理與關(guān)鍵步驟。針對全局路徑規(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偏向思想和隨機樹擴展節(jié)點選取策略優(yōu)化的改進RRT算法，增強了算法的快速性和穩(wěn)定性。
　　仿真和實驗部分中的室內(nèi)導航效果驗證了Gmapping算法和改進RRT算法在移動機器人未知地圖構(gòu)建和已知地圖中全局路徑規(guī)劃的可行性與有效性