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1、碩士學(xué)位論文智能空中機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFINTELLIGENTAERIALROBOTSYSTEM魯恩萌哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TP242.6學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：621密級(jí)：公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文智能空中機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)碩士研究生：魯恩萌導(dǎo)師：王強(qiáng)教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP242.6U.D.C:62
2、1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFINTELLIGENTAERIALROBOTSYSTEMCandidate：LuEnmengSupervisor：Prof.WangQiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsD
3、ateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要空中機(jī)器人指能夠完成特定任務(wù)，能夠在空中自主感知與飛行的無(wú)人飛行器?？罩袡C(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及眾多學(xué)科，在多個(gè)領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用，在技術(shù)上也具有相當(dāng)?shù)那罢靶?。目前關(guān)于四旋翼無(wú)人機(jī)的多數(shù)研究，大多著重于飛行控制器的設(shè)計(jì)上，目標(biāo)是設(shè)計(jì)可以在遙控器操控下穩(wěn)定飛行的無(wú)人機(jī)平臺(tái)。本文基于這些研究，嘗試基于基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)增加任務(wù)負(fù)載，通過(guò)
4、遙控器接口利用現(xiàn)有飛行控制器，設(shè)計(jì)并搭建出更具自主性的智能空中機(jī)器人，旨在研究智能空中機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。首先，本文按照智能空中機(jī)器人系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。硬件上，搭建了空中機(jī)器人的無(wú)人機(jī)平臺(tái)，選取并安裝了任務(wù)傳感器和機(jī)載處理平臺(tái)，以及配合空中機(jī)器人搭建了地面站環(huán)境。軟件上，確定了基于ROS的程序設(shè)計(jì)方式。其次，討論了空中機(jī)器人任務(wù)負(fù)載的的感知與控制接口的設(shè)計(jì)。首先介紹了ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)的基本概念及基于Python的ROS節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)思路，然后分析了PX4Flow光流傳感器模
5、塊輸出數(shù)據(jù)的格式及采集方法。最后介紹了機(jī)載處理平臺(tái)與飛控的控制接口，及如何通過(guò)控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)空中機(jī)器人的飛行過(guò)程。再次，基于系統(tǒng)對(duì)各部分的功能分工，完成了位姿估測(cè)器節(jié)點(diǎn)、控制器節(jié)點(diǎn)、PPM發(fā)送節(jié)點(diǎn)和飛行規(guī)劃節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)測(cè)試節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行了系統(tǒng)軟件測(cè)試及實(shí)際運(yùn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠完成預(yù)先的設(shè)計(jì)功能。關(guān)鍵詞：空中機(jī)器人；機(jī)器人操作系統(tǒng)；自主飛行；光流傳感器I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractAerialrobotsarethosewhoarecapableofcomp
6、letingaspecifictask,andcapableofautonomousperceptionandflightintheair.Thedesignoftheaerialrobotsysteminvolvesmanysubjects,andhasawideapplicationinmanyfields,withconsiderableprospectintechnology.Atpresent,mostresearchesonthefour-rotorUAVarefocusedonthedesignof
7、flightcontrollers,withthegoalofdesigningstableUAVplatformwhenusingremotecontrollers.Basedonthesestudies,wearetryingtodesignandbuildamoreintelligentaerialrobotsystembyaddingataskloadtotheUAVplatformandinterfacingtotheflightcontrollerusingremotecontrolinterface
8、,tostudytheintelligentaerialrobotdesignandimplementation.Firstly,accordingtotheoveralldesignstepofintelligentaerialrobotsystem,everypartofthesystemisdesigned.Onthehardware,webuildaUAVplat
