基于云平臺(tái)的機(jī)器人地圖構(gòu)建與管理及移動(dòng)端控制.pdf_第1頁(yè)
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1、地圖表征機(jī)器人的工作環(huán)境,對(duì)后續(xù)定位和路徑規(guī)劃工作有著非常重要的作用。傳統(tǒng)SLAM實(shí)現(xiàn)方法完全依靠機(jī)器人本地的計(jì)算資源進(jìn)行實(shí)時(shí)求解,對(duì)機(jī)器人硬件要求較高。另外,傳統(tǒng)機(jī)器人僅簡(jiǎn)單的將地圖存儲(chǔ)于本機(jī),供機(jī)器人自身使用,容易丟失且利用率低。針對(duì)這些問(wèn)題,本文研究了SLAM技術(shù)、云機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器人遠(yuǎn)程控制技術(shù),在實(shí)驗(yàn)室所搭建的云平臺(tái)下,將Android編程、Linux下ROS編程、Socket通信、流媒體傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起,并

2、據(jù)此提出了基于云平臺(tái)的機(jī)器人地圖構(gòu)建與管理及移動(dòng)端控制系統(tǒng),將SLAM運(yùn)算卸載至云端,依靠云端海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力有效管理機(jī)器人地圖的存儲(chǔ)與共享;借助于Android移動(dòng)端,本系統(tǒng)可提供遠(yuǎn)程控制機(jī)器人建圖、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、地圖管理等多種功能,同時(shí)移動(dòng)端可顯示環(huán)境地圖和機(jī)器人實(shí)時(shí)位置,豐富了遠(yuǎn)程狀態(tài)下的用戶體驗(yàn)。本文主要工作分為以下兩部分:
  (1)基于云平臺(tái)的地圖構(gòu)建與管理。該部分由資料管理模塊和SLAM服務(wù)模塊組成。資料管理模塊基于

3、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)搭建,地圖文件依照所屬用戶進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ),機(jī)器人以文件名或地圖地址為關(guān)鍵字檢索地圖文件,從而實(shí)現(xiàn)云端機(jī)器人地圖的存儲(chǔ)與共享;SLAM服務(wù)模塊基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā),分為云端建圖節(jié)點(diǎn)及機(jī)器人端驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn),建圖節(jié)點(diǎn)在云端訂閱驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)布的傳感器信息并實(shí)時(shí)構(gòu)建地圖,從而實(shí)現(xiàn)卸載SLAM運(yùn)算到云端,利用ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)分布式計(jì)算的特性,SLAM服務(wù)模塊還實(shí)現(xiàn)了云端多機(jī)器人同時(shí)SLAM建圖,提高了云端計(jì)算資源的利用率。

4、>  (2)基于云平臺(tái)的移動(dòng)端控制系統(tǒng)。該部分由云端服務(wù)器節(jié)點(diǎn),機(jī)器人端響應(yīng)節(jié)點(diǎn),實(shí)時(shí)視頻傳輸模塊及手機(jī)端監(jiān)控軟件組成,服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和響應(yīng)節(jié)點(diǎn)基于ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā),實(shí)時(shí)視頻傳輸模塊基于FMS流媒體服務(wù)器搭建,手機(jī)端監(jiān)控軟件基于Android開(kāi)發(fā)。除了提供運(yùn)動(dòng)控制、視頻監(jiān)控等基本功能外,該移動(dòng)端控制系統(tǒng)還可遠(yuǎn)程控制機(jī)器人構(gòu)建地圖、實(shí)時(shí)觀察建圖過(guò)程及機(jī)器人位姿,避免了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程控制方法由于沒(méi)有地圖參考依據(jù)所導(dǎo)致的盲人摸象窘境。
 

5、 本文所設(shè)計(jì)的基于云平臺(tái)的機(jī)器人地圖構(gòu)建與管理及移動(dòng)端控制系統(tǒng)有效減少了機(jī)器人SLAM建圖時(shí)對(duì)機(jī)器人本體CPU、內(nèi)存等硬件資源的依賴,一定程度上降低了機(jī)器人成本,同時(shí)利用云端海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力有效管理了機(jī)器人地圖的存儲(chǔ)與共享,提高了同一環(huán)境下機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)所需地圖的重復(fù)使用率,使低配機(jī)器人免去地圖構(gòu)建煩惱、裝備高精度地圖成為了可能。同時(shí),本文將SLAM技術(shù)融入移動(dòng)端控制系統(tǒng),使用戶在遠(yuǎn)程狀態(tài)下能夠觀測(cè)到環(huán)境地圖及實(shí)時(shí)機(jī)器人位姿,為用戶規(guī)劃

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