【摘 要】
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随着经济的发展和劳动价值的提升,传统安防已经逐渐显示出其弊端,引入机器人技术和人工智能必将成为提高安防效率的发展方向。本文在分析国内外安防机器人路径规划技术的基础上,对提高安防机器人多楼层巡防能力做了进一步研究。主要内容如下:1、提出一种基于ROS的多楼层导航框架,在安防机器人对本楼层巡防完成后,到达电梯或扶梯等传送点将机器人运送到目标楼层,同时切换目标楼层地图和启动目标楼层的导航框架,以实现多楼
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随着经济的发展和劳动价值的提升,传统安防已经逐渐显示出其弊端,引入机器人技术和人工智能必将成为提高安防效率的发展方向。本文在分析国内外安防机器人路径规划技术的基础上,对提高安防机器人多楼层巡防能力做了进一步研究。主要内容如下:1、提出一种基于ROS的多楼层导航框架,在安防机器人对本楼层巡防完成后,到达电梯或扶梯等传送点将机器人运送到目标楼层,同时切换目标楼层地图和启动目标楼层的导航框架,以实现多楼层巡防。2、针对A*算法在全局路径规划中存在折线多、累计转折角大等缺点,提出一种改进算法——BCA*算法。在传统A*算法基础上,对各节点均匀分割,获得一系列路径节点坐标,通过删除中间多余节点缩短规划路径,最后利用可变参数Bézier曲线对路径拐点进行曲线化,规划出一条光滑且更短路径。仿真和Turtlebot2机器人实验结果表明,本算法相对传统A*算法路径长度减少20.75%;解决了转角问题,机器人运行时间缩短43.28%。3、在全局路径规划基础上,提出一种改进TEB局部路径规划算法。针对传统时间弹性带（TEB）算法未考虑机器人运行过程中的稳定性以及轮式机器人最小转弯半径的约束,本文加入了机器人最小转弯半径和冲动极限的约束,以提高机器人行驶过程中的稳定性。同时针对传统TEB容易陷入局部极小值的问题,提出考虑靠右行的行为规范的路径选择策略,以满足安防机器人在人员密集区域的安全巡防。基于ROS的RVIZ仿真实验分析,累计转角相对于传统的TEB算法减少了58.27%,动能消耗相对于传统TEB算法减少了54.95%,靠右行的概率相对于传统TEB算法提高了40%。4、基于实验楼环境,搭建Gazebo物理仿真环境和基于ROS的安防机器人实验平台,完成了改进算法的架构搭建和功能实现,同时使用多楼层导航框架,实现安防机器人跨楼层导航,最后对仿真和实验结果进行分析。实践表明,搭建的多楼层导航框架能使安防机器人实现多楼层的巡防,同时改进的算法能高效的为机器人提供路径规划,具有较高的稳定性和实时性。
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