基于ROS的粮面巡检机器人导航系统设计

考虑到粮食具有散粒性,采用履带式机器人可以在粮面上平稳运行。设计一种基于机器人操作系统ROS和激光雷达的粮面巡检机器人导航系统,使用基于粒子滤波的Gmapping算法构建栅格地图。全局路径规划使用改进启发函数的蚁群算法,加速收敛速度获得最短路径,应用动态窗口算法以关键点作为中间目标点规划局部路径,实现路径规划以及实时避障功能。经过仿真实验证明,该方案可以准确建立地图,改进的导航算法能够进行路径规划和避障,该方案设计具有可行性和有效性。     

基于ROS平台的移动机器人自主导航技术研究

针对移动机器人传统的室内环境导航方法比较单一,无法适应多场景等问题,本文将传统的基于ROS平台的Navigation功能框架的导航方法与AprilTag标签算法相结合进行导航系统的设计。该系统采用Gmapping算法和AMCL算法分别完成环境建图与机器人定位,然后通过Navigation功能框架获取环境地图与机器人位姿信息进行路径规划,并且在此基础上结合AprilTag标签算法进行机器人的导航设计。实验结果表明,该系统构建的环境地图精度较高,能够实现对机器人的有效定位,且Navigation功能框架与AprilTag标签相结合的导航系统能更好地适应多场景。     

一个基于全景视觉的移动机器人导航系统的设计与实现

针对移动机器人路径规划与导航的实际应用,设计了一个基于全景视觉的移动机器人路径规划导航系统．首先,对导航系统的体系结构和功能进行描述．然后,分别就如何采用全景视觉传感器进行环境探索与地图创建,基于回归神经网络的广度优先搜索法和Voronoi骨架图法两种路径规划算法原理,以及如何实现按规划路径实施导航这三个方面进行了详细阐述．最后,结合实际机器人进行导航实验,评估导航系统的性能和路径规划算法的有效性．     

基于激光SLAM的助老服务机器人建图导航技术研究

机器人的应用方向主要是自身定位、地图构建以及自主导航等,本设计的机器人从实际需求出发,针对老人行动不便的这一问题,自主设计了基于ROS和激光SLAM的助老服务机器人自主导航系统.该机器人主要是实现自主导航与实时建图,机器人通过自主路径规划可以实现在室内任意区域自主移动.老人可以通过语音呼唤让机器人到达指定的位置,从而实...     

封闭园区内无人驾驶洗扫车路径规划及控制

为实现封闭园区自动洗扫车的无人驾驶功能,设计了一种基于封闭园区场景的路径规划与控制算法。采用改进的A-Star算法并融合三阶贝塞尔曲线构建全局路径规划层;基于状态空间采样设计局部路径规划层,考虑洗扫车转向约束、安全碰撞距离、道路边界距离等约束设计代价函数得到最优局部路径;使用Pure-Pursuit跟踪算法对局部路径规划层输出的最优路径进行追踪;搭建Simulink-ROS联仿平台,在Simulink中编写规划控制算法并编译植入到ROS平台下进行仿真验证;最后采用MDC300F车载计算机对算法进行多工况实车实验。结果表明,该规划控制算法能够控制自动环卫洗扫车在多工况场景下完成跟车、避障、会车等无人驾驶功能。     

移动机器人自主导航系统及上位机软件设计与实现

针对移动机器人自主导航系统,采用C++语言设计了一款基于Qt的跨平台实时数据可视化上位机软件;该软件执行SLAM技术和路径规划算法,实现可视化移动机器人建图与导航过程以及实时读取数据参数等功能;首先介绍移动机器人的硬件结构和功能;其次给出了自主导航所运用到的改进RRT*算法和动态窗口法;在详细叙述上位机软件工作流程的基础上,开发和设计了实时话题显示、读取以及界面可视化等功能;最后基于ROS系统完成移动机器人自主导航功能,并通过实时地图与数据可视化来验证所设计上位机软件功能的有效性。     

基于三轮全向机器人的室内建图与导航

针对SLAM以及ROS系统的广泛应用,设计并制作了一种带有升降抓取结构的作业型全向移动机器人。该系统通过观测IMU与陀螺仪数据,得出机器人运动轨迹,对全向移动底盘进行运动学推导,动态计算出机器人运动时系统的实时位姿状态,利用激光雷达对未知环境进行二维激光扫描匹配,结合粒子滤波算法绘制栅格地图,设定系列目标点,经A*算法规划最优路径进行自主导航,完成指定任务。实验结果表明,该系统可构建精度较高环境地图,实现对机器人的有效定位,完成室内建图与自主导航等任务。     

隧道安全预警机器人自主导航方法研究

针对隧道施工环境,设计了一款隧道安全预警机器人,并重点研究其导航系统实现;机器人搭载检测仪器与分析主机,集数据采集、分析、预警于一体,实现隧道巡检的自动化和智能化;分别利用Cartographer算法和自适应蒙特卡洛算法(AMCL)融合雷达、里程计、IMU的数据,实现环境地图的创建与机器人实时定位;采用A * 算法和DWA算法实现机器人的全局和局部路径规划,并结合ROS操作系统对其进行实验验证;实验结果表明:在导航定位时,机器人位置误差和航向误差分别小于20 cm和5.5.,能满足实际工程需要,完成自动巡检任务.     

基于ROS的室内自主导航移动机器人系统实现

为可靠地实现室内移动机器人自主导航、巡航等功能,提出并实现一种在机器人操作系统(ROS)环境下,基于激光雷达的室内移动机器人定位导航系统.系统主要包括激光雷达数据的预处理,基于粒子滤波的Gmapping算法构建栅格地图,自适应蒙特卡罗定位用于室内移动机器人的重定位.A*算法作为全局路径规划算法,动态窗口法(DWA)为局...     

基于ROS的差分轮式机器人系统的设计

随着基于机器人操作系统(ROS)的移动机器人应用研究的发展,如何实现快速建图、精准导航和语音交互是其面临的主要问题。为优化以上问题的解决方案,对基于ROS的差分轮式机器人系统进行了设计和研究。系统设计主要包括硬件设计、软件设计和试验测试三部分。首先,提出采用统一机器人描述格式(URDF)仿真模型和运动学模型分析,确定差分轮式机器人的结构形状及运动轨迹。其次,采用高效的FastSLAM算法完成定位与地图构建,全局路径规划采用蚁群算法,局部路径算法采用动态窗口(DWA)算法,使系统的建图更快、导航更精准。最后,通过模型仿真和实物测试完成控制效果的验证。试验结果表明,所设计的机器人系统能快速构建SLAM地图,精准完成导航,并通过语音指令控制机器人运动,避开障碍准确到达指定地点。该设计为移动机器人系统在环境感知与多传感器信息融合方面的研究提供了可靠平台,对基于ROS的家庭陪护机器人系统的研究也具有重要的借鉴意义。     

Autonomous feature following for visual surveillance using a small unmanned aerial vehicle with gimbaled camera system

This paper represents the development of feature following control and distributed navigation algorithms for visual surveillance using a small unmanned aerial vehicle equipped with a low-cost imaging sensor unit. An efficient map-based feature generation and following control algorithm is developed to make an onboard imaging sensor to track a target. An efficient navigation system is also designed for real-time position and velocity estimates of the unmanned aircraft, which is used as inputs for the path following controller. The performance of the proposed autonomous path following capability with a stabilized gimbaled camera onboard a small unmanned aerial robot is demonstrated through flight tests with application to target tracking for real-time visual surveillance.     

Continuous Airborne Communication Relay Approach Using Unmanned Aerial Vehicles

As a result of unmanned aerial vehicles being widely used in different areas, studies about increasing the autonomous capabilities of unmanned aerial vehicles are gaining momentum. Today, unmanned aerial vehicle platforms are especially used in reconnaissance, surveillance and communications areas. In this study, in order to achieve continuous long-range communication relay infrastructure, artificial potential field based path planning of Unmanned Aerial Vehicles is discussed. A novel dynamic approach to relay-chain concept is proposed to maintain the communication between vehicles. Besides dynamically keeping vehicles in range and appropriate position to maintain communication relay, artificial potential field based path planning also provides collision avoidance system. The performance of the proposed system is measured by applying a simulation under the Matlab Simulink and Network Simulator environment. Artificial potential field based flight patterns are generated in Matlab, and performance of the communication between vehicles is measured in Network Simulation environment. Finally the simulation results show that an airborne communication relay can be established autonomously by using artificial potential filed based autonomous path planning approach. Continues state communication is provided by obtaining a resistant communication relay which depends on artificial potential field based positioning algorithm.     

Path planning of wheeled mobile robot with simultaneous free space locating capability

This paper presents a hybrid path planning algorithm for the design of autonomous vehicles such as mobile robots. The hybrid planner is based on Potential Field method and Voronoi Diagram approach and is represented with the ability of concurrent navigation and map building. The system controller (Look-ahead Control) with the Potential Field method guarantees the robot generate a smooth and safe path to an expected position. The Voronoi Diagram approach is adopted for the purpose of helping the mobile robot to avoid being trapped by concave environment while exploring a route to a target. This approach allows the mobile robot to accomplish an autonomous navigation task with only an essential exploration between a start and goal position. Based on the existing topological map the mobile robot is able to construct sub-goals between predefined start and goal, and follows a smooth and safe trajectory in a flexible manner when stationary and moving obstacles co-exist.     

基于MEMS激光雷达的智能轮椅SLAM研究

轮椅是残障人士和老年人的重要代步工具,传统的电动、手动轮椅移动方式单一,需要他人辅助完成,且无法主动保证使用者的安全。研究了基于机器人操作系统(ROS)的轮椅室外场景建模、路径规划与导航算法。在轮椅上安装MEMS激光雷达,融合体素网格滤波器和LeGO-LOAM算法完成点云处理和室外场景建模;设计了融合百度地图和激光雷达的轮椅导航方式,使用者可根据百度地图提供的路径规划信息遥控轮椅,在建图完毕后,可仅依靠激光雷达完成路径导航和自主移动;结合激光雷达智能感知算法,实现了道路信息的实时感知,使轮椅具备主动安全功能。通过实验验证了建模、感知算法的功能,并完成了融合导航仿真实验,研究内容能够大幅提升智能轮椅使用过程中的安全性能。     

基于动态精简式混合地图的移动机器人自主探索

针对未知环境下移动机器人自主探索和地图创建问题,在机器人操作系统的框架下,提出一种基于动态精简式混合地图的移动机器人自主探索方法.首先,提出一种基于几何规则的候选目标点生成方法,用于快速提取当前的前沿目标点;然后,从信息收益和路径成本的角度,引入一种改进的效用函数来评价候选目标点;最后,利用缓存增量式的原理优化拓扑节点,进而构建精简式混合地图.实验结果表明,通过拓扑图构建策略的改进,所提出方法具有良好的导航性能.     

ROS系统的激光SLAM视觉智能勘察小车

对于目前常用的定位系统(例如GPS),在存在遮挡条件或者在室内执行任务时,往往会出现定位不准,无法识别区域位置等问题,这使得机器人在移动过程中无法正确地进行判断,很可能无法移动至目的地。针对移动机器人在未知环境下的定位不准,无法识别区域位置等问题,设计了一个ROS系统的激光SLAM视觉智能勘察小车,通过结合激光SLAM与深度摄像头,提升小车的数据采集能力,并结合ROS系统的图形化模拟环境,对智能小车的位置进行估计并构建地图,实现了小车的自主定位和导航。经测试,在室内或遮蔽环境下相比采用传统雷达SLAM或视觉SLAM具有更高的定位精度,并且反应快,可以进行实时地图构建,解决了在遮挡条件或者在室内执行任务时出现的问题,使得机器人在地图构建之后能够准确进行判断前往目的地。