ROS机器人Cartographer SLAM建图方法

文章首先介绍了ROS机器人硬件和软件平台,搭建了ROS开发环境,最后设计了ROS的Cartographer SLAM算法框架,在ROS机器人的平台上进行了Cartographer建图试验,并用Rviz工具进行观测。     

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...     

三轮全向机器人运动特性分析

在建立三轮全向机器人运动学模型的基础上,对机器人直线运动和圆弧运动的基本运动形式及特性进行了分析和仿真,研究了机器人在平动直线运动时的最大速度分布与加速度分布空间,在机器人圆弧运动的分析中,首先对其平动和自转两种形式进行了讨论,进一步通过仿真分析验证并表明机器人在圆弧运动叠加自转的情况下,当经过两点间的距离大于某一范围时,其时间最优路径是弧线路径而非直线路径的结论,这有利于在机器人足球比赛中提升机器人的机动性以及实现局部最优路径规划。     

基于ROS和激光雷达SLAM的自主导航智能车设计

自主导航智能车的关键技术包括地图构建、定位、路径规划与算法控制.本文设计的自主导航智能车,由树莓派4B、STM32微控制器、激光雷达、深度相机等硬件组成;激光雷达SLAM实现地图扫描构建与环境感知,基于ROS架构,采用Cartographer算法实现地图构建与定位,利用TEB算法进行局部路径规划和A*算法进行全局路径规...     

基于ROS的溯源机器人系统

针对国内外对物联网和机器人相互结合,让机器人更好的服务于物联网展开的相关研究.本文提出了一种基于ROS与物联网的智能机器人系统.硬件上采用stm32传感器节点、树莓派、OpenWRT路由器、Rplidar雷达和C270罗技摄像头等;软件上使用ROS次级操作系统、Contiki、Tensorflow框架、Camshift算法和SLAM算法等;设计实现感知层的数据采集,基于SLAM的自动溯源,语音控制,机器人的物体追踪,物体自动识别以及web端的视频监控、反向控制和感知层数据实时显示等功能;而后搭建相关的试验环境,对系统与设备的相关功能进行测试,验证系统的可行性.     

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...     

基于SLAM的电厂巡检机器人导航技术实现

科技的迅速发展使得机器人在各行各业的应用越来越广泛,不同的环境中机器人承担的任务分工也不同。但由于电厂环境的复杂性,人力巡检难度日益增大。鉴于此,提出利用巡检机器人对电厂进行巡视,并利用扩展性卡尔曼滤波的SLAM算法对机器人的导航技术进行强化。结果显示,应用基于扩展卡尔曼滤波算法对巡检机器人进行仿真定位实验中,障碍物的定位都比较准确;巡检机器人共运行采样1 133次,在横、纵轴方向上的误差分别能够控制在2 m、1 m以内;利用RRT算法与DWA算法对机器人进行路径仿真实验,两种方法均能够有效地减少搜索时间,较快地寻找到最优路径选择。以上结果均显示机器人的预测路径与实际路径之间的误差较小,表明研究所提方法可以有效地提升巡检机器人的导航技术。     

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。     

基于全向轮的机器人移动机构运动分析与控制设计

为了实现在有限空间内对机器人进行实时移动控制的目的,提出了一种结合差速控制和正交全向控制的设计方法。以老人服务机器人为平台,通过研究具有4组正交全向轮移动机构的运动特性,以ARM7微控制器为核心,结合速度传感器,实现了对机器人的移动控制。实验表明,该控制方法具有很好的实时性和精确度。在实际应用中,满足了老人服务机器人运动的实时性和高精度的要求。     

基于Rao-Blackwellized粒子滤波器移动机器人SLAM研究

SLAM是移动机器人在未知环境下实现自主导航的关键技术,为解决传统RBPF-SLAM算法建图效果差、计算效率低的不足,基于分层控制的思想,利用kobuki底盘和RPLIDAR A2雷达搭建了机器人导航系统,提出一种优化的Rao-Blackwellized粒子滤波的SLAM方法,粒子采样时纳入高精度的激光数据以弥补里程计数据的不足,优化建议分布函数,对相邻扫描帧进行迭代最近点匹配,增加自适应重采样步骤,并进行了现场建图实验.对比定位误差和运行效率,改进方法要优于传统方法,表明改进方法能有效解决上述问题.     

基于ROS的移动机器人视觉跟随系统设计

视觉跟随是机器人领域中一个比较重要的部分,可以应用在仓储搬运、安防、军事等多种领域。由于传统算法存在当背景比较复杂的情况下无法有效跟踪目标、对跟踪目标和外部环境的分辨率要求高所以只能进行辅助跟踪、计算量大无法满足实时性要求等问题。本文采用KCF算法设计,设计了基于ROS的移动机器人视觉跟随系统,利用循环矩阵在傅里叶空间可对角化的性质,从而使得矩阵运算被转化成元素的点乘,减少了计算量从而提高了运算速度,满足了算法的实时性要求。经过实验和数据分析,本移动机器人可以实时有效的跟随指定目标实现视觉跟随功能。     

基于粒子群优化的移动机器人SLAM 方法

针对移动机器人的粒子滤波SLAM（同时定位与建图）方法中需要大量粒子来提高精度的问题,将粒 子群优化思想引入到FastSLAM 中,提出了一种基于粒子群优化的同时定位与建图方法．通过粒子群优化方法对 FastSLAM 中预估粒子进行更新,调整粒子的提议分布,使得预测采样粒子集中于机器人的真实位姿附近．该方法 能有效提高SALM 精度,并减少所使用的粒子数以及计算的时间复杂度．仿真实验结果表明该方法有效、可行．     

基于概率的移动机器人SLAM算法框架

在移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)过程中,机器人本身位置不确定,其所处环境也不可预知,针对这些不确定性因素,应用贝叶斯规则作为理论基础,建立移动机器人SLAM算法的概率表示模型,通过扩展卡尔曼滤波器实现SLAM算法,并介绍一种激光雷达数据与特征地图的数据关联方法。实验结果表明,该方法为实现SLAM算法提供了一种有效可靠的途径。     

Least-square Matching for Mobile Robot SLAM Based on Line-segment Model

International Journal of Control, Automation and Systems - This study proposes an efficient simultaneous localization and mapping (SLAM) algorithm for a mobile robot. The proposed algorithm...     

Prioritized Mobile Robot Exploration Based on Percolation Enhanced Entropy Based Fast SLAM

The major aim in search and rescue using mobile robots is to detect and reach trapped survivors and to support rescue operations through disaster environments. Our motivation is based on the fact that a search and rescue (SAR) robot can navigate within and penetrate a disaster area only if the area in question possesses connected voids. Traversability or penetrability of a disaster area is a primary factor that guides the navigation of a search and rescue (SAR) robot, since it is highly desirable that the robot, without hitting a dead end or getting stuck, keeps its mobility for its primary task of reconnaissance and mapping when searching the highly unstructured environment. We propose a novel percolation guidance that collaborates with entropy based SLAM under a switching control setting the priority to either position or map accuracy. This newly developed methodology has proven to combine the superiority of both percolator guidance and entropy based prioritization so that the active SLAM becomes speedy, with high coverage rate of the area as well as increased accuracy in localization. Our percolator guidance stems from a frontier based conditioning of a-posteriori occurrences of upcoming connected voids that uses the fact that every obstacle partially seen at the frontier of the explored domain has a spatial continuity into the unexplored area. The developed modular architecture is introduced in details and demonstrative examples are provided and discussed.     

基于低成本移动机器人设计的超声SLAM

介绍了基于TMS320F2812DSP的振动主动控制系统组成及其工作原理。为了实现系统的小型化和集成性,设计出了一种高效的振动主动控制系统。对LMS(最小均方)自适应滤波算法进行了初步研究,并将其应用于此振动主动控制系统中。结果证实了该测控系统软、硬件设计的正确性和有效性。     

Design and Control of a Four‐Wheeled Omnidirectional Mobile Robot with Steerable Omnidirectional Wheels

Omnidirectional mobile robots are capable of arbitrary motion in an arbitrary direction without changing the direction of wheels, because they can perform 3 degree‐of‐freedom (DOF) motion on a two‐dimensional plane. In this research, a new class of omnidirectional mobile robot is proposed. Since it has synchronously steerable omnidirectional wheels, it is called an omnidirectional mobile robot with steerable omnidirectional wheels (OMR‐SOW). It has 3 DOFs in motion and one DOF in steering. One steering DOF can function as a continuously variable transmission (CVT). CVT of the OMR‐SOW increases the range of velocity ratio from the wheel velocities to robot velocity, which may improve performance of the mobile robot. The OMR‐SOW with four omnidirectional wheels has been developed in this research. Kinematics and dynamics of this robot will be analyzed in detail. Various tests have been conducted to demonstrate the validity and feasibility of the proposed mechanism and control algorithm. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.     

基于模糊自适应控制的全向移动机器人的运动控制研究

由于四轮驱动全向移动机器人轮系分布的特点,四轮之间存在耦合关系,在运行过程中,机器人整体运动的稳定性及控制精度都不佳。针对此问题,本文设计一种基于模糊自适应控制器的误差修正方法,结合模糊控制和PD控制,在线对机器人体进行误差修正,并将整体误差按轮系结构分布合理分配到单个轮子上,从而将整体的误差修正转化为单个轮子的误差修正。通过在Matlab-Simulink环境下仿真实验表明,在使用模糊自适应控制器进行误差修正后,机器人对线速度及角速度的跟随性明显提高,改善了机器人运动控制的精度。     

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。