论文部分内容阅读
机器人技术的蓬勃发展,使得智能机器人在工业生产、家庭服务、医学医疗等领域都得到广泛的应用。服务机器人作为智能机器人的重要分支,是解决人口老龄化、人工成本升高等社会矛盾的重要途径。服务机器人的避障、路径规划等功能是其能否提供良好服务的基础。针对这一现实需求,本文完成了室内服务机器人样机的设计与的搭建,主要工作内容及成果如下:(1)基于室内环境的应用场景,设计了服务机器人的总体机械机构及其全方位移动底盘、机械臂以及机器人头部等重要部件。并采用SolidWorks对服务机器人进行三维模型建立。(2)对全方位移动底盘进行运动学分析,并针对服务机器人的路径规划功能提出了R-RRT~*算法。该算法通过连通域采样、椭圆采样两种策略对RRT~*算法进行改进。通过复杂地图场景仿真实验,结果表明R-RRT~*算法可实现对目标区域的快速定位且计算效率得到有效提高,相较于标准RRT算法与RRT~*算法,该算法具有内存占用低、收敛速度快以及计算时间短等优点。(3)为使服务机器人到达目标区域后可精确地进入工作位置,提出一种改进的预瞄算法。该算法采用YOLOv3算法对矩形工位进行图像识别然后对识别的工位角点检测得到工位入口点,通过坐标变换得到该点与机器人的相对位置坐标,将坐标输入到改进的预瞄算法使得机器人以特定位姿准确地进入工位。最后于Matlab中完成了仿真实验,仿真结果表明:通过该改进预瞄算法,机器人可在不同位置下以特定姿态准确进入工作位置。(4)根据服务机器人的机械结构与功能需求,设计了机器人控制系统的硬件架构,并对电机、控制器以及驱动器等关键器件进行选型设计。在机器人硬件系统的基础上,基于AutoSAR软件架构完成了服务机器人的软件设计。将实验样机应用于实际场景中,实现服务机器人的路径规划实验,实验结果表明:本文提出的R-RRT~*算法能够为服务机器人规划出一条从起始点到目标范围的无撞碰路径。