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随着人口老年化程度加深,对面向家庭服务的室内移动平台的需求也越来越高。在本课题中,根据家庭服务的功能要求,设计了一个面向家庭服务的室内移动平台。 首先,根据室内移动平台的功能和性能指标,并基于模块化的设计思想,对室内移动平台进行了硬件方案设计和软件方案设计,包括两轮差分驱动系统、同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)与导航系统、人体红外检测与现场图像采集系统。 其次,设计了室内移动平台的机械结构,并对室内移动平台的各个系统模块进行了硬件选型与搭建。设计了移动平台的三轮式底盘结构和差速驱动方式;选择了合适的激光雷达来获取环境地图信息以及合适的里程计来进行相对定位,构建了基于环境地图信息与相对定位信息的SLAM与导航系统;基于下位机中断处理机制,选择了合适的人体红外传感器来进行人体红外检测;根据现场图像采集的功能要求,选择了合适的摄像头来进行图像采集,并制定了现场图像采集的方法与步骤。 然后,分析了移动平台SLAM系统结构,构建了移动平台的运动模型和观测模型。对传统基于Rao-Blackwellized粒子滤波的SLAM算法进行了分析,并提出改进方案,通过仿真实验验证了改进算法的优越性。对基于A木算法的全局路径规划进行了仿真与分析。针对传统DWA算法在实际局部路径规划中存在的问题提出了改进方案。根据移动平台在导航过程中可能出现的异常情况,提出异常情况处理方案。 最后,基于ROS(robot operating system)软件开发平台,对上述各个模块进行了软件系统搭建。以搭建了上述硬件和软件系统的室内移动平台为实验对象,在实验室大楼的楼道上进行了功能验证实验。