基于ROS的自主式救援機(jī)器人SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、RoboCup救援機(jī)器人競賽是一個(gè)研究和測試機(jī)器人災(zāi)后救援關(guān)鍵技術(shù)的國際性平臺(tái)，其近幾年的發(fā)展趨勢預(yù)示著未來的災(zāi)難救援機(jī)器人趨于自主化和小型化。因此，研究具有感知能力、自主行為能力及智能決策能力的自主式救援機(jī)器人有重要的意義，而SLAM和導(dǎo)航技術(shù)是自主式機(jī)器人研究的核心，也是救援機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化和自主化的關(guān)鍵。
　　本文根據(jù)自主式救援機(jī)器人的總體需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS的SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　論文首先

2、介紹自主式救援機(jī)器人及其相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，針對(duì)RoboCup救援機(jī)器人自主能力挑戰(zhàn)賽的規(guī)則要求，在分析自主式救援機(jī)器人功能需求的基礎(chǔ)上，將SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。
　　同步定位與地圖創(chuàng)建模塊先采用基于柵格地圖的掃描匹配算法對(duì)機(jī)器人位姿進(jìn)行初步校正，然后通過Rao-Blackwellized粒子濾波實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確定位?；诰_的位姿信息和傳感器信息創(chuàng)建增量式的環(huán)境地圖。
　　導(dǎo)航模塊實(shí)現(xiàn)自主式救援機(jī)器人對(duì)災(zāi)難環(huán)境

3、的探索。該模塊通過邊緣檢測算法階段性生成目標(biāo)點(diǎn)，然后通過Dijkstra算法或A*算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，得到一條從當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的最短路徑;機(jī)器人沿著該路徑行進(jìn)的過程中采用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)窗算法進(jìn)行局部路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)避障功能。
　　本文基于ROS搭建SLAM和導(dǎo)航系統(tǒng)的整體架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。以履帶式機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在模擬災(zāi)難環(huán)境中對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行部署和測試，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對(duì)機(jī)器人進(jìn)行準(zhǔn)確定位，同時(shí)創(chuàng)建精