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移动 机器人 室内环境 自主 导航系统 设计 开题 CAD

资源描述：

移动机器人在室内环境下自主导航系统的设计含开题及4张CAD图,移动,机器人,室内环境,自主,导航系统,设计,开题,CAD

内容简介：

1研究意义: 随着时代的不断发展，机器人尤其是移动机器人正在逐渐走入人们的生活。与应用在工业生产中的机器人不同的是，室内自主移动机器人主要应用在家庭、医院等小型的、复杂的工作环境中，为此就非常有必要对移动机器人的室内自主导航方法进行研究，而且这项研究也将会成为未来研究移动机器人的一个重要方向。导航系统是移动机器人不可或缺的一部分，研究并解决这个问题是这项课题成功的保证。从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人。论文网 移动机器人的一个核心的部分就是惯性定位技术。在涉及惯性器件的各种技术中，目前出现的一个重要趋势是将微电子学中的微细加工技术应用到机械行业中，从而得出一种新的集成微细电子机械。 惯性定位技术是在上个世纪初发展起来的，早期的惯性系统主要是基于转子式陀螺平台的。上世纪后期，随着光学陀螺和微计算机技术的日益成熟，MEMS陀螺仪已大量进入军民应用领域。目前基于MEMS的惯性定位系统主要用于中低精度领域，采用旋转调制方式实现惯性系统误差自补偿技术的光学陀螺惯性定位导航系统受到普遍重视，如俄罗斯研制的船用“奥米加(Omega)”光纤陀螺单轴旋转惯性导航系统已在某些领域得到应用。 我国的惯性定位技术的研制从70年代开始，经过三十多年的预研与技术攻关，走过了从液浮(陀螺仪、加速度计)到挠性、从平台到捷联、从纯惯性定位导航到惯性/GPS组合定位导航的过程。目前，我国自行研制的第一代机载中等精度、精度挠性平台式惯性导航系统己发展成一个系列，并已批量装机使用。低成本、中等精度的挠性捷联惯性己完成试飞、试用，并进入生产。 机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类典型的自动化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。当前，社会需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求：（1）自动化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新的需求；（2）信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含量；（3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方面；（4）机器人是自动化领域中富有代表性和生命力的亮点。2基本内容: 随着时代的不断发展，机器人尤其是移动机器人正在逐渐走入人们的生活。与应用在工业生产中的机器人不同的是，室内自主移动机器人主要应用在家庭、医院等小型的、复杂的工作环境中，为此就非常有必要对移动机器人的室内自主导航方法进行研究，而且这项研究也将会成为未来研究移动机器人的一个重要方向。导航系统是移动机器人不可或缺的一部分，研究并解决这个问题是这项课题成功的保证。从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人的日常生活环境医院、办公室、家庭和其它杂乱及不可控环境，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人。论文网 移动机器人的一个核心的部分就是惯性定位技术。在涉及惯性器件的各种技术中，目前出现的一个重要趋势是将微电子学中的微细加工技术应用到机械行业中，从而得出一种新的集成微细电子机械。 惯性定位技术是在上个世纪初发展起来的，早期的惯性系统主要是基于转子式陀螺平台的。上世纪后期，随着光学陀螺和微计算机技术的日益成熟，MEMS陀螺仪已大量进入军民应用领域。目前基于MEMS的惯性定位系统主要用于中低精度领域，采用旋转调制方式实现惯性系统误差自补偿技术的光学陀螺惯性定位导航系统受到普遍重视，如俄罗斯研制的船用“奥米加(Omega)”光纤陀螺单轴旋转惯性导航系统已在某些领域得到应用。 我国的惯性定位技术的研制从70年代开始，经过三十多年的预研与技术攻关，走过了从液浮(陀螺仪、加速度计)到挠性、从平台到捷联、从纯惯性定位导航到惯性/GPS组合定位导航的过程。目前，我国自行研制的第一代机载中等精度、精度挠性平台式惯性导航系统己发展成一个系列，并已批量装机使用。低成本、中等精度的挠性捷联惯性己完成试飞、试用，并进入生产。机器人是多学科交叉的产物，集成了运动学与动力学、机械设计与制造、计算机硬件与软件、控制与传感器、模式识别与人工智能等学科领域的先进理论与技术。同时，它又是一类典型的自动化机器，是专用自动机器、数控机器的延伸与发展。当前，社会需求和技术进步都对机器人向智能化发展提出了新的要求：（1）自动化应用领域的扩展对智能机器人及系统提出了新的需求；（2）信息技术与机器人的互动发展提升了机器人的高技术含量；（3）围绕机器人的概念创新、技术创新是国际科技竞争的重要方面；（4）机器人是自动化领域中富有代表性和生命力的亮点。3.重点和难点及解决方法（1）自主导航方法的设计，在室内导航移动的过程中，由于是非常狭小而复杂的环境，所以GPS导航无法使用，这就使得室内的自主导航成为一大难题。（2）是要通过怎样的手段将环境辨识和自主导航移动集成为一体，在实现环境辨识的同时可以让机器人自主导航，也就是实时环境监测与自主移动结合的问题解决方法：（1）使用四旋翼飞行器的飞控板作为主要集成平台。 （2）在飞控板上连接摄像头和红外设备作为移动机器人的环境识别工具；将飞控板连接电脑，用专用软件进行自主导航的编程和模拟。最后在DFrobot开源硬件平台上实现室内自主移动机器人的模拟。4提纲第1章 绪论1.1 课题研究背景1.2 室内环境下移动机器人国内外现状1.2.1 国外移动机器人发展概况1.2.2 国内移动机器人发展概况1.3 自主导航模块与研究1.31 自主导航模块及控制策略1.32 自主环境探索与导航研究中涉及的问题1.4 本文的主要工作第2章 传感器的模型与机器人系统2.1 里程计模型2.1.1 航迹推算原理2.1.2 里程计的缺陷以及误差传递2.2 激光模型2.2.1 激光测距传感器简介2.2.2 激光模型2.3 声呐模型2.3.1 声呐测距原理2.3.2 声呐测距的不确定性分析2.4 摄像机模型2.4.1摄像机模型2.4.2摄像机的标定方法2.3.3标定实验2.5 pioneer3机器人系统2.5.1移动机器人的硬件2.5.2移动机器人的软件第3章 移动机器人在室内环境的自主环境探索3.1 机器人发展情况综述3.2 室内环境的实事避障方法3.2.1 基于声呐数据的避障策略3.2.2 动态避障的方法3.3 自主环境探索与地图构建3.3.1自主探索策略3.3.2局部地图生成3.3.3全局地图构建3.4自主环境探索与地图构建实验第4章 室内环境的移动机器人导航4.1 概述4.2 基于视觉的移动机器人位置跟踪方法4.2.1投影变化4.2.2基于视觉机器人的位置跟踪算法4.2.3特征匹配与位置变化