基于ROS的服务机器人关键技术研究与实现

针对服务机器人服务业务的无监督实现问题,设计并实现了一种基于ROS(机器人操作系统)的智能服务机器人系统。该系统包括管理中心、机器人本体和客户端,采用基于ROS系统的node节点分布式架构。管理中心由服务器组成,管理中心是任务管理与执行调度的核心组成部分,负责对系统内各种资源进行管理和调度,机器人本体使用高性能核心处理器搭载环境传感器,通过基于EKF(扩展卡尔曼滤波)的SLAM算法解决移动机器人导航问题,客户端与机器人本体的信息交互采用基于rosbridge的节点通信技术。机器人系统通过语音交互技术实现了语音自主导航。本设计在实验室环境采用Turtlebot机器人进行实际测试,测试结果表明本方案可以初步实现机器人基础服务场景中的自主定位与导航及语音控制功能。     

基于ROS的大棚除草机器人设计

为了解决人工除草效率低下的问题,设计了一种基于ROS(Robot Operating System)的大棚除草机器人系统。以英伟达Jetson Xavier NX和STM32分别作为主控制器和从控制器,将激光雷达、深度相机和三轴陀螺仪/加速度传感器分别安装在除草机器人的正前方、顶层中部和底层中部,获取机器人行进路线周围的信息和机器人的姿态信息,然后进行分析、处理、3D建图和导航。主控制器与从控制器通过串口通信方式交互命令和数据,协同工作。从控制器通过PID控制算法控制除草机器人运动和机械臂动作进行喷药除草。实验结果表明,在正常的光线环境下,除草机器人能够以0.3m/s的速度进行喷药除草,除草效果良好,系统运行稳定。     

室内移动机器人平台设计与实现

针对目前智能移动机器人只能在单一楼层间工作的现状,对智能移动机器人在不同楼层间切换工作环境的问题进行了研究。基于机器人操作系统(ROS),设计了一套智能移动机器人研究平台IIMR-I,使用自身携带的激光雷达传感器、惯性测量元件(IMU)、超声波和深度相机感知外界环境信息,使用里程计获取自身位移信息,并通过卡尔曼滤波对传感器数据进行滤波处理。使用即时定位与建图(SLAM)技术,构建分辨率为5 cm的高精度栅格地图,并在此基础上进行全局和局部路径规划,实现了机器人的导航和壁障功能。使用蒙特卡洛定位的方法,在机器人导航过程中可以实时确定机器人位姿,其相对定位精度可达10 cm。通过使用深度相机能够识别出电梯按钮的三维坐标,并使用机械臂按下目标楼层按钮,实现了机器人按电梯的功能。     

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...     

智能移动垃圾分拣机器人设计与实现

随着我国人口红利逐渐减弱,以及计算机、工业自动化水平的提高,迫切要求通过自动化设备代替传统人工进行工作。本作品研究基于视觉识别技术的智能移动垃圾分拣机器人,能够进行路径规划遍历清扫区域,扫描识别垃圾并抓取垃圾。作品由导航单元、目标识别单元以及分拣控制单元三部分组成。导航单元基于ROS分布式框架,利用激光雷达采集清扫区域环境信息,实现基于扫描匹配算法的SLAM功能,并通过最优路径算法进行路径规划遍历清扫区域。机器人遍历过程中,由目标识别单元通过SSD_MobileNet_V2深度学习算法对摄像头获取的图像进行目标检测以及目标分类,获取目标的坐标及其角度信息作为分拣控制单元的输入信息,控制分拣控制单元执行垃圾抓取任务。     

基于ROS的室内自主移动机器人设计

设计一款基于ROS的i室内自主移动机器人，根据机器人实际功能需求，选择基于四轮差速驱动的机器人底盘。该机器人以Jetson Nano为核心控制器，ArdunoMega2560板和驱动板为辅控制器，辅控制器采用一体化设计，将各功能子电路通过优化布局方式集成一块PCB扩展板，增加了辅控制器的可靠性和稳定性，并能减少了接线的数量。该机器i人利用ROS系统把机器人所用所要进行的一系列工程整合在一起，激光雷达为主要传感器。通过上位机（JetsonNanio）与下位机（Arduno板和驱动板）的通信，使下位机接收到上位机的消息，发送指令到驱动板，驱动板进行速度和方向的控制。ArdunoMega2560板接收上位机的指令后向电机驱动板传输信号，电机驱动板通过连接PWM端口来控制小车左右电机的转速，从而实现差速转向。通过测试，移动机器人通过激光雷达进行SLAM建图，实现机器人能够自主导航、自主避障等功能。     

语义地图导航的智能化服务机器人研究

基于语义地图导航的智能化服务机器人系统,以搭载深度相机和二维激光雷达的差分轮智能车的形式呈现.系统以树莓派作为主控制器,利用OpenCR控制电机驱动和辅助驾驶传感器,通过ROS机器人操作系统将机器人控制器、智能信息处理模块和各类传感器融合成一个有机整体.所构建的机器人系统在服务过程中,通过感知周围环境、收集数据完成静态...     

基于ROS的智能代步车嵌入式运动控制系统

针对目前智能代步车运动控制系统功耗高、体积大和开发成本高和工作量大等不足,提出一种基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)的智能代步车嵌入式运动控制系统。该运动控制系统将ROS移植到arm嵌入式板卡,将arm作为中央处理器,运用ROS中的导航功能包实现智能代步车的地图建立、路径规划、室内外自主导航、运动控制等功能,最后通过仿真实验验证了该运动控制系统的可行性。     

基于ROS的智能机器人室内巡航技术

针对家用机器人室内巡航问题本文基于ROS机器人操作系统,以二维激光雷达为主要的SLAM传感器进行了实验研究,结果表明本文所建系统,运行较为稳定,循迹导航精度高。本文首先研究了Hector、Gmapping以及Cartographer三种方法理论,并实际测试三种方法建图效果,最终选择Gmapping方法进行室内建图,之后基于ROS Navigation功能包实现全局路径规划与局部避障;并通过RVIZ获取地图坐标点信息,开发室内巡航功能,未来可将其嵌入机器人主体程序中,实现家用机器人的室内巡航功能,该方向研究对家庭机器人行业的发展有重要意义和巨大帮助。     

基于四轮差速模型的多机器人路径规划北大核心CSCD

针对多机器人路径规划问题,设计了一种基于四轮差速模型的多机器人路径规划系统。首先,对单个移动机器人底盘进行建模分析,建立底盘位姿变化与速度之间的运动学关系。其次,改进机器人的全局路径规划A*算法,并结合建模分析的结果,使用局部路径规划动态窗口算法(DWA)推导机器人运动轨迹,实现多机器人动态避障功能。最后,搭建机器人实物模型和实验场景,通过机器人操作系统(ROS)平台设计多机器人自主导航,在实验场景中对所提方法进行验证,实验结果表明了该方法的可行性和稳定性。     

基于ROS的自导航垃圾识别智能移动小车设计

本课题主要设I计了一款基于etsonnano硬件平台的自导航智能移动小车，该小车主要由导航定位和图像识别所组成。小车搭载的传感器有激光雷达、MU和摄像头，基于ROS机器人操作系统开发，采用cartographer算法实现SLAM建图，通过STM32对小车底层驱动控制，实现自主导航。采用YOLOv5目标检测算法，对不同垃圾进行精准识别。     

基于ROS的无人配送车导航系统的设计与实现

针对无人配送车在自主导航过程中存在的寻路效率低、避障能力弱、转折幅度过大等问题,该文采用搭载机器人操作系统(ROS)的Turtlebot3机器人作为无人配送车,设计并实现了高效稳定的无人配送车自主导航系统。ROS是专门用于编写机器人软件的灵活框架,对其集成的SLAM算法进行改进,以完成无人配送车在封闭园区环境中的即时定位与地图构建,同时对ROS导航功能包集成的路径规划算法进行改进,使无人配送车在已知环境地图中规划生成出适合无人配送车工作的路径和有效避开障碍物。最后在Gazebo仿真环境中对无人配送车自主导航系统进行测试与验证。仿真试验结果表明,设计实现的无人配送车导航系统能够很好地满足无人配送车在封闭园区中的自主导航功能。     

基于二维激光的机器人室内构图

建立了2D激光扫描匹配数据的构图方案,使用GMapping(一种高效的Rao-Blackwellized粒子滤波器,从激光数据学习网格地图)通过改变内部扫描配准算法,实现录制数据(原始2D扫描数据)经过激光配准算法后生成相对运动文件作为tf,用以提高地图生成和激光扫描配准的精度。实验基于机器人操作系统(ROS),开源的GMapping软件包进行同时定位和地图构建(SLAM),通过RVIZ(用于ROS的3D可视化工具)控制机器人运动。该方案可应用于移动机器人的导航、构图与2D重建、同步定位与地图构建(SLAM)等领域。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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ROS的室内移动抓取机器人研究与实现

为了提升移动抓取机器人的智能化水平,以ROS为基础,研究并实现了室内移动抓取机器人系统原型。该系统通过激光雷达感知周围环境信息,利用Gmapping算法实现机器人的即时定位与地图构建,利用move＿base算法实现机器人自主导航,利用基于深度学习的DOPE算法对目标的位姿进行估计,最终控制机械臂完成对目标的抓取。实验结果表明,在室内环境下,该系统能够完成移动与抓取任务,并具有较好的应用效果。