基于ROS的自适应智能行走装置控制系统设计

来源 :安徽科技学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sea0075
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文主要针对移动采摘平台在室内规模化种植环境中建图自适应性差以及建图效率低的问题,通过ROS(Robot Operating System)开发轮式智能行走装置控制系统,提高控制系统的开放性,利用边缘化粒子滤波处理效率高的特性,提升智能行走装置路径规划时建图的有效性,同时采用GPS(Global Positioning System)/BDS(BeiDou Navigation Satellite System)双星定位模块实现智能行走装置的定位。本论文主要完成了以下研究内容:(1)在总体系统设计方面,本论文采用了 ROS系统作为行走装置的开发平台,利用其分布式架构的特性,使控制系统的设计具有开放性,通过对开源代码的编改,提高了智能行走装置与负载执行装置的兼容性,完成了以轮式为基础的行走装置样机控制系统设计,该行走装置样机主要由四轮行走底盘、激光雷达测量模块以及双星定位模块构成。(2)在应用场景方面,本论文拟定出田字式种植生态大棚的环境场景,在该场景中实现行走装置的作业定位。通过GPS、BDS和双模定位的性能比较,最后在田字式种植智能生态大棚的环境场景下采用双模定位,完成卫星定位技术的应用。(3)在实时建图方面,通过描述传统粒子滤波PF(Particle Filter)算法与改进后PF算法的边缘化粒子滤波MPF(Marginalized Particle Filter)算法的原理,并比较两种算法的特点,最终确定采用MPF算法。其通过马尔可夫算法中特定情况扩展卡尔曼算法得到后验分布,再用粒子滤波器来完成后续处理,可以有效降低采样维数和简化原算法复杂性,同时该算法能在复杂地形时对其所需样本量降低,并减少计算机在处理冗余信息量时的卡机现象。实现在同一作业技术条件下,提高环境建图的有效性。(4)在路径规划方面,本论文对现有的路径规划算法进行应用,分析全局规划和局部规划存在的差异性,描述在全局规划条件下Dijkstra和A*算法的基本原理。Dijkstra算法针对性不够明确,是以较复杂的“图”形搜索方式计算,会产生计算量大的现象。因此引入启发式的思想对具体目标点形成的路径优化,采用Dijkstra的衍生算法A*算法。同时在局部规划中采取动态窗口式避障策略,完成在建图过程中的路径规划要求。(5)通过ROS系统进行行走装置样机的仿真效果试验。对样机进行性能试验,从S型和U型弯仿真效果、田字式地图建图时间、自主导航有效性出发进行试验。最终试验结果表明:在双星定位模式下的样机具有搭载其他负载执行装置的能力,可有效通过S型和U型弯,最小转弯半径为0.46m,转弯角度在0~360°,在10×10m和10×5m田字式种植生态大棚的建图平均时长分别为14.7min和7.5min,同时在两种大小的环境中建图有效率达到100%,对目标点规划的精度为0.1m。
其他文献
<正>"文学圈"是一个术语,是一种组织学生语文阅读的形式。在小学语文教学中,教师要激发学生的阅读期待,保持学生的心理距离,赋予学生独立时空。散步哲学视域下的"儿童生长性文学圈"有效推进了学生的语文课外阅读,有效提升了学生的语文阅读质量、学习品质。实践教学中,
期刊
教育戏剧是一种新兴的教学方式,在小学英语教学中具有重要的教育意义和教学价值。文章就教育戏剧助力小学英语教学的实施意义和具体实施方法展开讨论,通过实践经验进一步分析如何更好地发挥其应用价值,从而为促进学生英语综合水平的提高提供新的教学思路。
期刊
本试验选用两个东北典型大豆品种东农48(高蛋白型)、东农68(高脂肪型)为材料,以盆栽种植的方式,在苗期、初花期分别喷施30、60、90 mg·L-1的Ce Cl3溶液(分别用Ce3、Ce6、Ce9表示)和0.5%的Si-T-G溶液(用TG表示)以及30、60、90 mg·L-1的Ce Cl3和0.5%的Si-T-G混合溶液(分别用TC3、TC6、TC9表示)。研究稀土和硅制剂对于东北大豆产量、籽
学位
四环素是由链霉菌产生的一类抗生素,具有价格低,低毒性以及使用广泛等特点。目前,在我国许多典型湖泊和河流中均检出了一定浓度的四环素。四环素在环境中具有持久性较强,较难降解等特点,同时还可能会诱导产生抗性微生物和抗性基因,进而加速抗性微生物的传播和扩散,威胁公共健康。生物炭由于其具有优异的炭架结构、环境友好且价格低廉等优点,所以近年来被当做新型吸附剂而被广泛应用研究。选用何种材料制备生物炭,选用的制备
学位
在我国马铃薯生产中,马铃薯疮痂病发生日益严重,该病致使块茎外观品质下降,市场竞争力低,只能低于正常商品薯价格出售,严重时甚至无法出售。为解决上述问题,采用盆栽试验方法,设置5个处理,对照(CK)、石灰氮(LN)、氧化钙(Ca O)、哈茨木霉(TH)和木醋液(WV),探究不同非药剂土壤处理对马铃薯植株农艺性状、干物质和养分积累、块茎品质、产量和疮痂病防治效果的影响,主要研究结果如下:(1)土壤调节剂
学位
目的 观察哌拉西林他唑巴坦联合布地奈德治疗慢阻肺急性加重(AECOPD)患者的效果。方法 180例AECOPD患者按照入组顺序分为两组,对照组采用布地奈德治疗,观察组采用布地奈德+哌拉西林他唑巴坦治疗,比较两组的治疗效果、肺功能及炎性因子水平。结果 观察组的总有效率为96.67%,高于对照组的85.56%(P <0.05)。治疗后,两组的FEV1、 FVC、FEV1/FVC均升高,且观察组的FEV
期刊
我国土壤镉(Cd)污染形势严峻,2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国土壤Cd点位超标率高达7%。微生物菌剂个体小、比表面积大、表面带有电荷,而且具有一定的代谢活性,可以有效的吸附以及生物转化土壤中的重金属,在重金属污染治理方面具有较大潜力。本研究首先采样批处理试验分析了复合菌剂对Cd2+吸附特征,阐明吸附前后菌剂表面结构特征及其与Cd2+作用机制,采用土培试验研究了复合菌剂对Cd
学位
农业是保障我国国民经济和生产力发展的基础性产业。农业资源的合理优化配置是决定农业生产效率和保障粮食安全的关键。在农业系统中,水、粮食、能源相互作用、相互制约,形成复杂的水-粮食-能源纽带关系。全球变暖、人口增长和疫情蔓延所带来的资源与能源短缺压力越来越大,在满足对水、能源和粮食日益增长的需求方面面临挑战。资源浪费和温室气体排放加剧了水、粮食和能源供需之间的矛盾,对有限的农业资源与能源进行优化调控具
学位
统编语文教材的“快乐读书吧”板块是实施整本书阅读的有效途径。在六年级的语文教学实践中,教师以“成长·教育小说”和“以漫游为主题的世界名著”的整本书阅读为切入点,通过选择合适的激趣方式来提升学生的阅读力并进行拓展阅读,能够使学生在实践中养成良好的整本书阅读的习惯。
期刊
为解决水泥土无侧限抗压强度归一化问题,提出了水灰比指数的概念,通过室内水泥土无侧限抗压强度试验,分析了无侧限抗压强度与水灰比指数的关系,水泥土固化系数与龄期的关系,建立了基于14 d龄期水灰比指数的水泥土强度预测公式,并结合已有学者的试验数据对预测公式进行了验证。另外,还探讨了添加外加剂时水泥固化土实测值与预测值的关系。试验结果表明:水泥土无侧限抗压强度与其水灰比指数的倒数呈线性递增关系;标准固化
期刊