配送机器人导航控制方法研究

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新型冠状病毒疫情肆虐,减少接触是防止疫情扩散的最根本手段。在此基础上,无人配送便成为了大家运输物品的最优选择,因此无人配送行业获得了前所未有的发展。在无人配送行业中,室内的无人配送场景由于受光照影响小,成本较低,安全性较高,需求量较大,所以其具有广阔的应用前景。室内的无人配送主要依靠无人配送机器人,无人配送机器人是搭载了激光雷达或相机等传感器,可自主导航完成配送任务的移动机器人。本课题的目的便是设计实现一种基于室内环境下的无接触配送机器人,使其实现能搭载货物自动导航控制到指定目标点的功能,并能在嵌入式设备中进行离线实时计算。其中的主要工作包括一整套的硬件与软件的研究和部署实现方案。涉及到的技术有定位,建图,导航,控制,嵌入式开发等。依据此思路,本课题首先研究了基于SLAM的定位建图的基本原理,并进行了特征提取与匹配的实验。然后,本课题搭建了一整套基于英伟达Jetson Xavier NX的硬件嵌入式系统和运动机械平台,以及基于ROS环境的软件系统。然后对小车的运动观测模型进行了分析,对要用到的相机进行了标定。接下来,本课题研究了一种利用激光雷达进行2D建图的Gmapping算法,并将其融合了IMU进行建图。然后研究了利用RGB-D相机进行三维建图的Rtabmap算法,并在嵌入式平台上实现了离线的实时运行。然后,本课题研究了全局路径规划算法,包括Dijkstra算法和A*算法,以及局部路径规划避障算法,包括DWA算法和TEB算法,并均进行了仿真实验分析。最后,本课题进行了离线的路径规划导航实验,分析了系统的动态避障性能,并设计了一种自动巡航的PID控制方法。
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