基于ROS操作系统的巡检机器人的设计与研究

本作品以GUARDER机器人为主体,运用PID视觉巡线算法、基于Yolo环境的深度学习以及ROS机器人操作系统完成从起点位置出发,沿途依次通过上下斜坡、单边桥、S弯道、直角弯道、U形弯道、双边桥等地形,并在弯道区域完成不同人群的人数识别。该巡检机器人具有识别异常情况、自主避障及远程播报功能,能够更好地服务于复杂多变的工地场合。

嵌入式系统中机器人操作系统(ROS)多机通信图像传输效率改善的研究

在传统的嵌入式系统中,由于计算资源有限,通信和图像传输的效率时常受到限制,导致图像检测的准确性和实时性有所降低。为了解决这一问题,一种改善机器人操作系统(robot operating system,ROS)多机通信图像传输的方法被提出。首先,利用ROS中的多机通信功能作为多机通讯的方法,实现机器人系统的分布式计算和通信;其次,调用跨平台计算机视觉库(OpenCV库)函数中的联合图像专家小组(joint photographic experts group,JPEG)图像压缩功能来提高图像传输的速率;最后,引用CvBridge(将ROS图像消息和OpenCV图像连接起来的桥梁)库将ROS压缩图像消息进行解压缩并发布解压缩后的节点,实现图像传输。通过JPEG图像压缩可以减小图像数据的大小,从而降低了图像传输时的带宽占用和延迟。提出的方法有助于提升ROS在有限计算资源下的性能,使其在多机环境中更为高效和可靠。

基于ROS的智能车道偏离预警系统设计

随着智能交通系统的迅速发展,车道偏离预警系统(LDWS)作为先进驾驶辅助系统(ADAS)的重要组成之一,已经成为近年来的研究热点。该文基于机器人操作系统(ROS)环境,开发并测试一款用于阿克曼结构小车的车道偏离预警系统。系统采用计算机视觉结合激光雷达(LIDAR)和惯性测量单元(IMU)等传感器数据,通过数据融合提高了车辆状态估计的准确度。系统利用边缘检测算法结合霍夫变换对采集到的图像进行处理,选定图像中感兴趣区域进行特定区域的直线识别,通过筛选排除不符合车道线特征的直线,进而精确的识别车道线。然后,利用激光雷达对小车周围的环境信息进行采集,获取小车周围环境的点云图像,为小车前进状态提供精确的参考。最后,通过ROS对各种传感器数据进行分析,根据车辆的实时状态和传感器数据预测车道偏离,并向驾驶员发出实时警告。通过实验证明,该系统的信息采集部分能够对车道线进行精确的识别,基于ROS的智能车道偏离预警系统在技术上是可行的,具有较好的车道线识别性能。

基于Win-ROS的公共服务机器人人机交互系统设计

针对公共服务环境中服务机器人的低智能化水平,人机交互(HMI)不佳、用户操作不便捷、无法满足动态环境下复杂导览任务等问题,本文开发了一套新的服务机器人系统。该系统借鉴机器人操作系统(ROS)通讯机制,分布式网络模型,基于Topic的异步数据流通信思想,使用. NET开发框架,在Windows环境下开发完成。同时在该系统平台上使用动态Web资源技术实现的友好操作界面,基于语音云服务的人机交互模块,实现预定用户专属服务的人脸识别模块以及结合LTL与A*实现动态环境下复杂任务需求的机器人最优路径规划和导航模块。实验结果表明,该服务机器人系统较好地实现了人机交互功能、提高了用户的可操作性、具有较高的智能化水平,能够完成复杂导览任务,有效地提高了服务机器人的总体性能。

基于ROS和全向舵轮驱动的移动机器人系统设计

本文设计了一种基于机器人操作系统(ROS)和EtherCAT的双舵轮全向移动机器人控制系统。首先建立双舵轮对角驱动移动机器人运动学模型;采用Xenomai实时内核和IgHEtherCAT主站技术设计机器人底层驱动;在ROS平台下,以movebase为核心设计机器人导航规划层,导航数据源由惯性测量单元、编码器和激光雷达获取;利用Qt设计远程客户端人机界面,主要包含控制窗口和数据库等界面;最后,针对构建的全向移动机器人进行自主导航实验,实验结果验证了所设计系统的实用性。

基于机器人操作系统的机器人自主追踪系统设计

为了解决移动机器人在机器人操作系统(robot operating system,ROS)中的人脸追踪问题,提出一种基于Siamese目标跟踪算法开发的追踪系统。首先,开发了追踪系统的硬件平台;其次,开发了Siamese跟踪算法,实现了对人脸目标的实时跟踪;最后,实现了导航系统与视觉系统的开发及融合,并通过实时记录的追踪数据与追踪曲线,分析了该系统的追踪性能。实验结果表明:该系统能够在ROS系统下实现对人脸目标的实时跟踪。

基于ROS系统的移动机器人SLAM算法的应用研究

即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)算法是移动机器人的热门研究之一,可以使机器人真正实现自主行走。文章分析总结了SLAM算法,介绍了基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)构建的移动机器人Roban,解析了应用于具体机器人的SLAM算法原理,可为未来移动机器人路径规划研究提供一定的思路。

基于ROS的服务机器人智能导航系统研究与仿真

针对服务机器人的智能导航技术问题,以机器人操作系统(ROS)为开发平台,以A为全局路径规划算法,动态窗口算法(DWA)为局部路径规划算法,应用ROS中的三维物理仿真软件Gazebo,结合Turtlebot 3机器人,对智能导航算法进行仿真验证。验证结果表明:在模拟3D环境下采用该算法规划导航,机器人能准确构建地图,实时避障,呈现良好的仿真效果。

基于ROS的轻量化机械臂系统设计

针对目前工业机械臂不适用于广泛的教育行业和不开源的现状,设计出了一种结构简单、低成本、可靠性高的机械臂系统。采用Raspberry Pi 3B+搭载机器人操作系统(ROS)作为主控系统的核心,通过Rviz可视化工具显示机械臂三维模型,使用Moveit完成轨迹规划。引入转速、电流双闭环调速系统,提高了六轴机械臂的稳定性。轻量化机械臂实验平台的实现,降低了系统复杂度,实现了控制系统的可移植性,使控制方式变得简单。实验结果表明:搭载ROS的轻量化机械臂不仅控制简单而且可稳定地完成动作。

基于ROS系统的变电站智能巡检机器人建图与控制

随着人工智能技术的发展,智能化巡检机器人系统开始逐渐应用于变电站巡检工作。设计一款基于ROS系统的智能机器人,以STM32单片机和树莓派4B为控制核心,主控STM32用于控制机器人基本运动,实现速度闭环控制,并获取编码器和航向角等传感器信息,通过串口将传感器信息发送至上位机树莓派。树莓派安装Ubuntu+ROS系统,根据SLAM算法实现地图构建和导航功能。所设计机器人结构简单,可在室内封闭环境下实现实时建图与导航,该项目以实际工程应用为背景,锻炼了大学生创新实践能力,为培养多元化、卓越创新人才提供借鉴。

基于ROS的遥控水下机器人监控系统研制

为了降低水下机器人开发复杂度,增加机器人的适应性和开放性,基于ROS(机器人操作系统)研制了遥控水下机器人监控系统.首先简单介绍了遥控水下机器人监控系统的硬件结构,提出了基于ROS的遥控水下机器人监控系统软件框架,介绍了感知执行层、导航控制层和监视操作层的组成及作用,描述了运动控制节点、人机交互节点、姿态控制节点3个功能模块的设计方法.实验表明,基于ROS开发的水下机器人监控系统能很好地协调感知模块、运动控制模块和人机交互模块等各个节点的工作,具有开发周期短、扩展性较好等特点.

基于ROS的智能船舶航行系统设计

根据船舶行业的现状和特点选用ROS机器人操作系统作为智能船舶航行系统的软件基础框架,应用ROS的消息传递机制以及共享内存机制,并对智能航行所用到的传感器设备进行层次划分,采用分层架构进行设计,通过消息机制相关联,完成场景识别、目标融合、自主学习,形成新一代的智能船舶航行系统。

基于ROS的移动工业机器人定位算法研究

室内移动工业机器人在工业生产、智慧物流等领域的应用越来越广泛,其导航定位成为学者研究的热点问题,具有较高的应用价值。为解决蒙特卡罗定位(MCL)算法粒子匮乏、定位精度不高等问题,将基于自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法应用到移动工业机器人定位系统中,通过在MCL重采样中引入随机采样和尔贝克-莱布勒散度(KLD)采样自适应动态调节粒子数量,实现较好的定位效果,同时搭建基于机器人操作系统(ROS)的实验平台进行定位实验。经实验,AMCL定位算法在ROS平台下能够较好地实现移动工业机器人的定位功能。

基于ROS农田打药机器人的设计与研究

采用履带式机器小车为主体,基于ROS操作系统实现对机器小车的驱动控制.通过视觉摄像头,基于OpenCV视觉库进行图像信息处理,由ROS系统传回电脑进行处理,达到控制机器人的行走轨迹.利用光电传感器实现避障,控制安装在机器人身上的机械打药装置,完成农田智能打药工作.

基于ROS系统的智能清洁车自主路径规划与避障控制

为实现智能清洁车路径规划,提高避障精度,基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)设计智能清洁车自主路径规划与避障控制方法。建立智能清洁车运动模型,计算车辆运动的线速度与角速度,得到智能清洁车在转弯时的运动学模型,获取整个运动过程中的运动轨迹模型,实现路径规划设计与避障控制。实验结果显示,应用设计方法在3种环境下的行驶总时间较短,避障精度较高,说明控制效果较好。

基于ROS的机器人导航系统架构设计

目前,由于机器人的快速发展,在机器人开发中,代码复用和模块化的需求越来越强烈,构建一个灵活性较高的机器人架构成为一个研究热点。基于ROS框架,以主控制器(树莓派3B)+嵌入式控制板(STM32控制板)为基础设计了一种可用于机器人多传感器组合导航的系统架构,为广大机器人研究人员提供了一套切实可行的多传感器组合导航方案。

基于ROS的移动机器人语音控制设计与实现

针对传统语音软件包信息冗余且移动机器人控制系统通用性和代码可移植性差的问题,提出了一种基于机器人操作系统(ROS)的移动机器人语音控制系统。语音控制命令信号经预加重、加窗分帧以及端点检测等进行预处理,利用基于Fisher比的Bark小波包变换方法提取特征参数,应用隐马尔可夫模型(HMM)算法进行识别,应用C++语言将上述内容编写成软件包,使用ROS的节点功能以及通信机制将识别结果用来控制移动机器人运动。实验结果表明:系统的识别率为94%以上,能准确识别不同用户的语音控制命令;经与成熟SDK功能比较,系统的识别率提高了1. 6%,且识别时间明显缩短,仅为255. 6 ms,表明系统在确保准确率的同时提高了反应速度。

基于Kinect和ROS的骨骼轨迹人体姿态识别研究

为了解决不完整人体动作识别的问题,在机器人操作系统(robot operating system,ROS)下提出利用骨骼节点向量的角度累计变化作为特征向量,并采用自适应能量的方法划分视频人体动作。在人体解剖学的基础上建立投影坐标平面,进行空间位置和骨骼角度的计算。通过时间金字塔方法对不同时间间隔的骨骼角度数据编码,形成多级特征向量更好地表示人体动作。在人体受遮挡情况下,使用扩展卡尔曼滤波预测骨骼节点坐标,提高骨骼坐标的准确性。该方法具有旋转、平移不变性,识别4种不完整人体动作的正确率达到了92.25%。

基于ROS的移动抓取机器人设计

以ROS为基础,通过对STM32处理器、Arduino开发板及相关开源库的运用,设计并实现了集建图、导航,避障、抓取几大功能为一体的低成本的轮式移动抓取机器人。机器人工作的整个流程大致分为3个阶段:(1)机器人会通过软硬件对其所处的周边环境进行地图建模,并利用实时建模数据实现自身的导航及避障功能。通过陀螺仪和单线激光雷达对机体的自身及周围情况进行感知,依靠车身所配有的减速电机完成直线行驶以及差速转向,配合安装在电机尾部的霍尔编码器获得里程计数据,将激光雷达、里程计、陀螺仪信息发送给上位机,完成地图构建、导航、避障;(2)机器人通过摄像头识别物体上的视觉标志,上位机根据坐标位置完成逆运动学求解,通过串口通信将机械臂各轴运动角度发送给控制板,控制板输出PWM信号控制安装在机械臂自身的舵机完成相关运动;(3)通过真空吸盘完成对物品的抓取工作。实测表明,该机器人系统设计方案可行,能够完成基本移动以及室內建图和抓取任务,差速转向误差在2。以內。

基于ROS的室内导航机器人设计研究

采用基于机器人操作系统(ROS)的设计方案开展了机器人在自主导航中的应用研究,设计了一款集定位、SLAM建图、路径规划、驱动控制于一体的机器人综合系统。系统利用激光雷达扫描获取环境实时数据和里程采集信息,通过Gmapping算法对数据进行融合,以及采用自适应蒙特卡洛定位(AMCL)方法实现了环境地图绘制与定位。通过matlab对路径规划算法进行对比研究发现,路径规划任务中Djakarta算法更适应在室内多障碍物场景。而实验结果显示在模拟环境中利用Dijkstra算法和DWA算法进行避障更加有效。仿真实验结果也表明,该系统可构建高精度环境地图,并对机器人进行定位和导航,实现了在实时路径规划中成功避开障碍物到达目标点。以上研究表明在室内定位和导航任务中该机器人系统框架具有良好的可行性和稳定性。