基于单线激光雷达的移动机器人动态环境导航研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cqz17
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近年来,随着机器人行业,传感器行业以及人工智能行业的飞速发展。人们身边能接触到的机器人产品也越来越多,比如,室内服务机器人,扫地机器人等,与此同时移动机器人动态导航的稳定性与安全性也随之成为大家关注的重点,所以本文基于动态导航的研究是十分有意义的。本课题搭建了全向移动式机器人平台,基于开源系统平台ROS建立了系统软件架构,制定导航策略总框架。根据定位及控制需要,建立了移动机器人的正逆运动学模型,并根据正运动学建立里程计模型。根据室内环境建模所需,建立了激光雷达的测量模型并研究室内环境建模算法,进行实验对比,地图作为路径规划已知地图使用。为保证定位的准确性,实验地图要保证一定的精度要求,所以选择合适的算法作为环境建模算法。根据定位策略需求,研究定位算法,并在实验里测定其定位稳定性。行人作为室内的主要动态障碍物,完成基于激光雷达的行人检测与追踪是十分必要的,并实验验证了行人检测的稳定性。调研常用的全局路径规划算法,并进行仿真和场地实验,对比实验结果选取效率更高的A*算法作为机器人全局路径规划算法。在全局路径基础上,基于TEB(time elastic band)局部路径规划算法,建立全向模式的动力性模型约束,实现局部路径规划。为验证课题所使用和修改算法的稳定性与动态导航的稳定性和安全性,本课题以所搭建的移动机器人平台和DJI Robomater步兵机器人两个平台进行实验,对实验结果进行了分析,验证了动态导航算法系统的可靠性和稳定性,并指出了其中的不足以及后续待研究的问题。本文有关行人检测与动态导航的研究,将有助于移动机器人在室内环境下的定位及动态导航,也为在实际环境中的应用奠定了坚实的理论基础。
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