基于ros的移動機器人自主定位與導(dǎo)航方法研究

基于ros的移動機器人自主定位與導(dǎo)航方法研究

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1、碩士學(xué)位論文論文題目:基于ROS的移動機器人自主定位與導(dǎo)航方法研究作者姓名王強指導(dǎo)教師俞立教授仇翔講師學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程培養(yǎng)類別全日制學(xué)術(shù)型碩士所在學(xué)院信息工程學(xué)院提交日期2017年3月27日萬方數(shù)據(jù)浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ROS的移動機器人自主定位與導(dǎo)航方法研究作者姓名:王強指導(dǎo)教師:俞立教授仇翔講師浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2017年3月萬方數(shù)據(jù)DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterROS-BasedA

2、utonomousLocalizationandNavigationforMobileRobotsCandidate:WangQiangAdvisor:ProfessorYuLiLecturerQiuXiangCollegeofInformationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMarch2017萬方數(shù)據(jù)浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進(jìn)行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本論文不包含其他個

3、人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不含為獲得浙江工業(yè)大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位證書而使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。作者簽名:日期:年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)浙江工業(yè)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、保

4、密□,在一年解密后適用本授權(quán)書。2、保密□,在二年解密后適用本授權(quán)書。3、保密□,在三年解密后適用本授權(quán)書。4、不保密□。(請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”)作者簽名:日期:年月日導(dǎo)師簽名:日期:年月日萬方數(shù)據(jù)浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ROS的移動機器人自主定位與導(dǎo)航方法研究摘要隨著計算機技術(shù)和人工智能的發(fā)展,移動機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用在太空探索、工業(yè)、軍事、服務(wù)和醫(yī)療等各個領(lǐng)域,能夠代替人類完成各種工作,具有廣闊的應(yīng)用前景。而自主定位與導(dǎo)航技術(shù)是機器人完成其他更高級任務(wù)的基礎(chǔ),具有重要的研究意義。本文針對移動機器人自身定位和

5、自主導(dǎo)航問題,建立了機器人運動學(xué)模型,采用多傳感器數(shù)據(jù)融合方法和改進(jìn)快速隨機生長樹算法,分別研究了機器人自主定位與導(dǎo)航問題。本文的主要工作如下:1、針對現(xiàn)有移動機器人平臺可擴展性差、代碼復(fù)用性低等缺點,搭建了基于機器人操作系統(tǒng)的移動機器人平臺,為本文算法的實現(xiàn)提供了軟硬件基礎(chǔ)。2、針對依據(jù)單純編碼器數(shù)據(jù)的移動機器人定位效果差的問題,提出了融合編碼和陀螺儀數(shù)據(jù)的卡爾曼濾波定位算法,該算法能夠有效減輕航向角誤差對機器人定位精度的影響。3、針對移動機器人相對定位中存在的誤差累積問題,采用深度相機,提出了一種結(jié)合特征匹配質(zhì)量和

6、深度信息的改進(jìn)的隨機抽樣一致性的幀間運動估計算法,提取關(guān)鍵幀并利用圖優(yōu)化求解器對關(guān)鍵幀進(jìn)行局部優(yōu)化,該方法在一定程度上減輕了累積誤差對機器人定位精度的影響,具有較高的定位精度。4、針對導(dǎo)航過程中移動機器人非完整約束對運動效率的影響,提出了一種改進(jìn)的快速隨機生長樹算法,該算法在全局路徑規(guī)劃中考慮到機器人的非完整約束,能夠規(guī)劃出一條更為平滑的路徑,使得機器人更容易地到達(dá)目標(biāo)位置。最后,對全文進(jìn)行了總結(jié),并對有待進(jìn)一步研究的問題進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:移動機器人,機器人操作系統(tǒng),卡爾曼濾波,視覺里程計,自主導(dǎo)航i萬方數(shù)據(jù)浙江工業(yè)

7、大學(xué)碩士學(xué)位論文ROS-BASEDAUTONOMOUSLOCALIZATIONANDNAVIGATIONFORMOBILEROBOTSABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnologyandartificialintelligence,mobilerobothasbeenwidelyusedinthefieldsofspaceexploration,industry,military,service,medicalandsoon.Anditcanreplacethehumant

8、ocompleteavarietyofworkandhasbroadapplicationprospects.Autonomouslocalizationandnavigationtechnology,whichisthebasisforrobottocompleteothermoreadvancedtasks,hasimport

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