室內(nèi)移動機器人自主導(dǎo)航與抓取規(guī)劃.pdf

1、近年來，移動機器人已經(jīng)是機器人技術(shù)中非?；馃岬难芯款I(lǐng)域，而且不斷向自主智能化的方向發(fā)展，代表著機電一體化的最高成就。相比傳統(tǒng)的工業(yè)機器人，智能移動機器人具有自主感知、決策和執(zhí)行的能力，在眾多領(lǐng)域特別是家庭、教育、服務(wù)以及物流行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用與推廣。本文對全向移動機械臂展開研究，包含機器人的自主導(dǎo)航與機械臂的自主抓取。
　　研究工作主要從以下幾個方面展開:
　　首先，以youBot機器人作為研究對象，搭建HOKUYO二維激

2、光測距儀和Xtion三維深度相機作為傳感器輸入，并搭建機器人的ROS軟件平臺，對全方位移動平臺進(jìn)行運動學(xué)建模分析，推導(dǎo)出四輪的運動與移動平臺在地面坐標(biāo)系中的對應(yīng)位置關(guān)系，為后面移動平臺的導(dǎo)航做準(zhǔn)備。
　　其次，介紹移動機器人SLAM技術(shù)，通過基于粒子濾波器的FastSLAM技術(shù)實現(xiàn)了移動平臺的自動建圖，通過A*算法實現(xiàn)了移動平臺的路徑規(guī)劃，并在軟件平臺上得到實現(xiàn)。
　　再次，對全向移動機械臂進(jìn)行建模分析。先單獨對機械臂運用D

3、-H建模方法建立其正向運動學(xué)，通過MATLAB仿真驗證其正確性，并求得了其的工作空間。接著對逆向運動學(xué)求解，編寫C++逆解程序得出機械臂的所有逆解，并在MATLAB上得到正確驗證，根據(jù)機械臂大臂少動的能量最優(yōu)原則選出最優(yōu)逆解。然后建立全方位移動機械臂的8自由度運動學(xué)模型，根據(jù)機械臂的工作空間，先確定移動平臺方位的三個變量，為移動平臺導(dǎo)航提供目標(biāo)點信息，再根據(jù)機械臂逆運動學(xué)求解出各關(guān)節(jié)角度，為機械臂的軌跡規(guī)劃做準(zhǔn)備。
　　最后，通過

4、筆記本電腦實現(xiàn)對機器人的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，在實驗室環(huán)境具有障礙物通道中進(jìn)行機器人自主導(dǎo)航實驗，證明了SLAM算法和路徑規(guī)劃算法的可行性。配置機械臂在MoveIt!下的仿真環(huán)境，當(dāng)機械臂進(jìn)入到抓取的工作范圍時，通過Xtion深度相機的標(biāo)定工作，能夠識別出目標(biāo)物體的位姿，針對MoveIt!下的KDL求解器得不出機械臂的逆解問題，通過配置新的求解器能夠得到很好的解答。最終采用新求解器對識別的目標(biāo)物體位姿求解，將得出的各關(guān)節(jié)角度運用過路徑點的五次多項式