分布式室内移动机器人的定位与导航

针对当前移动机器人定位与导航成本较高的问题,提出了一种低成本、高性能的分布式导航方案。以性价比较高的RPLIDAR激光传感器为核心,采用分布式软件的设计思想,设计了传感器的软件接口;采用DWA方法进行局部路径规划。设计实现了移动机器人的定位与导航。实验结果表明该方案具有可行性与高效性。

构建移动机器人地图的多传感信息融合算法研究

多传感信息融合算法常用于构建移动机器人的地图。分析了移动机器人研究中常用传感器的工作原理,基于四轮移动机器人在转弯过程中存在的滑移现象,采用扩展卡尔曼滤波器算法将里程计信息与惯性测量单元信息融合,得到新的里程计信息,并采用Rao-Blackwellized粒子滤波器算法使激光传感器观测模型与新的里程计信息融合,构建得到精度较高的环境地图。试验结果表明,采用多传感信息融合算法进行移动机器人地图构建是行之有效的。

ROS下基于EtherCAT的串联机器人控制系统

针对传统工业串联机器人控制系统大多面向特定对象,系统开发工作量大,可移植性差,代码复用率低等不足,提出了采用开源机器人操作系统(ROS)为平台,利用开源IgH EtherCAT主站实现控制系统和驱动器Ethercat通信,通过建立统一机器人描述格式(URDF)模型,结合moveit!提供的开源运动规划库(OMPL)进行上层运动规划,设计开发了具有开放性、可移植性和可扩展性高的机器人运动控制系统。使用快速扩展随机树(RRT)相关算法对控制系统进行试验验证,结果表明:控制系统能够有效完成运动控制并适用于其他类型的机器人。

ROS平台下多轴机器人PVT运动控制研究

针对传统机器人控制系统大多面向特定对象,移植性差,代码复用率低,提出采用开源机器人控制系统ROS为平台,研究运动控制实现。通过研究PVT控制模式的规划算法,提出了在开源机器人操作系统ROS平台下建立机器人运动学模型并设计控制结构载入该算法、构建PVT运动控制功能模块以替代传统运动控制器的部分功能。该控制模块具有开源、可扩展、可移植的特点,有效提高控制系统开发效率,节约控制系统的开发成本。该控制方案在工业6自由度串联机器人上得到了验证,表明该方案有效可行,具有良好的稳定性,可代替传统运动控制器。

改进人工势场法的移动机器人路径规划分析

由于传统人工势场法存在目标不可达和局部极小值点问题,在有多个障碍物的环境下非常容易导致无法路径规划。对人工势场法的特点进行了分析,提出了采用激光传感器测距模型和Wi-Fi定位算法构建路径规划的环境;对于障碍物与目标点过于接近而引起的斥力势场和引力势场同时增大继而出现的目标不可达问题,采用在斥力势场函数中增加一个距离因子的方法来使机器人能准确找到目标点;当障碍物处在机器人与目标点之间时,机器人很容易陷入局部极小值点的情况,采用旋转斥力一定角度的方法使机器人逃离极小值点,绕开障碍物而迅速向目标点移动。仿真实验证明了该方法能够成功规划出一条平滑无碰撞的路径。