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巡逻机器人路径规划方法研究

巡逻机器人路径规划方法研究

作者：刘玉上海工程技术大学

学位级别：硕士

巡逻机器人是一种自动、半自动或由人类控制来帮助完成安防工作的机器人,其主要技术之一就是路径规划问题。在一次完整的规划任务中,机器人既要面对室外环境也要面对室内环境,两者的环境差异性很大。所以,本研究将巡逻机器人路径规划任... 详细信息

巡逻机器人是一种自动、半自动或由人类控制来帮助完成安防工作的机器人,其主要技术之一就是路径规划问题。在一次完整的规划任务中,机器人既要面对室外环境也要面对室内环境,两者的环境差异性很大。所以,本研究将巡逻机器人路径规划任务分解为室外环境的路径规划和室内环境的路径规划。在室外环境中,巡逻机器人需要面对范围广阔的全局地图,因此规划任务面临的主要问题是对于机器人路径长度和时间损耗的控制。针对这些问题,本文提出了在基于GPS技术帮助机器人构建室外地图的同时应用交通流量预测模型优化该地图的方法。然后,对比分析概率性搜索算法、启发性搜索算法和随机性搜索算法在室外地图中的仿真实验,选取了表现最优的概率性搜索算法来完成室外路径规划任务。室内环境范围狭小且突发性多,因此机器人面临的主要问题是室内地图的快速构建和动态障碍物的避障。对于地图的构建,本文采用基于状态空间的隐式定义法来建立局部环境地图。避障问题则需要机器人能够实现动态路径规划,对规划算法的实时性要求较高,所以本文研究实时性较强的随机搜索树算法,提出了一种基于“机器人与障碍物角度差检测”的重规划策略来实现避障。此外,还研究了多机器人路径规划任务来解决机器人需要并行执行多任务的问题。此时,多个机器人都在同一环境中工作,因此采用多机器人共享节点信息的方法优化随机搜索树算法。

关键词：巡逻机器人室外路径规划室内路径规划随机搜索树动态避障多机器人路径规划

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巡逻机器人关键技术及应用分析

现代计算机 2021年第35期27卷 95-104,120页

作者：任维康田晓丹卢瑞芳华北科技学院计算机学院廊坊065201 河北省物联网监控工程技术研究中心廊坊065201

为了进一步推进机器人在实际生产生活中的应用,本文以巡逻机器人为研究对象,在对近年来巡逻机器人相关文献进行分析研究的基础上,从国内外应用现状两个方面总结了巡逻机器人在具体领域的应用研究,阐述了巡逻机器人的研究现状;将典型巡... 详细信息

为了进一步推进机器人在实际生产生活中的应用,本文以巡逻机器人为研究对象,在对近年来巡逻机器人相关文献进行分析研究的基础上,从国内外应用现状两个方面总结了巡逻机器人在具体领域的应用研究,阐述了巡逻机器人的研究现状;将典型巡逻机器人的核心技术模块归纳为定位与地图构建、路径规划与避障以及传感器环境感知;最后对巡逻机器人在危化品监管领域的应用进行分析研究,结合危化品的特殊场景给出了一种危化品仓库巡逻的策略。

关键词：巡逻机器人地图构建路径规划传感器危化品

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自主导航巡逻机器人的行走系统研究

机床与液压 2003年第5期31卷 36-38,41页

作者：张铁李琳曾德怀华南理工大学机械工程学院广州510640

研制了巡逻机器人的行走系统 ,包括导航系统和双电机驱动系统和控制系统。首先介绍了巡逻机器人的导航系统 ,包括循线子系统和超声波测障子系统 ,然后研究了机器人的驱动系统 ,包括转速检测子系统和驱动电路子系统 ,最后介绍了行走系统... 详细信息

研制了巡逻机器人的行走系统 ,包括导航系统和双电机驱动系统和控制系统。首先介绍了巡逻机器人的导航系统 ,包括循线子系统和超声波测障子系统 ,然后研究了机器人的驱动系统 ,包括转速检测子系统和驱动电路子系统 ,最后介绍了行走系统的控制系统结构。根据实验结果证明系统性能良好。

关键词：巡逻机器人行走系统导航系统双电机驱动系统控制系统

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基于深度信息的巡逻机器人避障系统实现

电气传动 2020年第4期50卷 89-92页

作者：徐海黎万旭邢强阮有兵南通大学机械工程学院江苏南通226019

针对巡逻机器人的避障导航,基于Realsense深度摄像头获取环境深度信息,在使用机载计算机对深度图像进行分层处理的基础上,设计了巡逻机器人避障导航系统,同时对巡逻机器人通信协议以及决策流程等进行了改进设计,最后在ROS机器人开源操... 详细信息

针对巡逻机器人的避障导航,基于Realsense深度摄像头获取环境深度信息,在使用机载计算机对深度图像进行分层处理的基础上,设计了巡逻机器人避障导航系统,同时对巡逻机器人通信协议以及决策流程等进行了改进设计,最后在ROS机器人开源操作系统上对其进行实验及验证。实验结果表明,在相同环境下,该方法能使巡逻机器人快速、安全、有效地避开静态障碍物而到达目标点。该方法不仅能够提高避障的成功率,获得实时避障效果,而且能够降低巡逻机器人的数据处理量,有利于巡逻机器人的移植。

关键词：巡逻机器人避障路径规划 Realsense深度相机机器人操作系统图像处理

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轮式巡逻机器人运动控制系统研究

轮式巡逻机器人运动控制系统研究

作者：陆钧重庆大学

学位级别：硕士

随着城市建设速度加快,机场、超级商场、会展中心、物流仓库、车展、医院等大型场所的数量和规模不断增加,城市中的大型生活小区和写字楼日益增多,人、物流亦更为庞杂,其对保安巡逻自动化的需求日趋迫切[1-3]。目前的保安技术主要以人... 详细信息

随着城市建设速度加快,机场、超级商场、会展中心、物流仓库、车展、医院等大型场所的数量和规模不断增加,城市中的大型生活小区和写字楼日益增多,人、物流亦更为庞杂,其对保安巡逻自动化的需求日趋迫切[1-3]。目前的保安技术主要以人力巡逻及CCD定位监控为主,这两种方式已不能满足现有大规模复杂环境的保安需求。因此与移动机器人技术相结合,采用保安巡逻机器人进行定时、定点、不间断流动式的监控与巡逻将是更好的解决方案。移动是巡逻机器人的首要功能,运动控制系统的快速性、准确性和可靠性是机器人完成各项任务的前提,研究并优化巡逻机器人运动控制系统具有十分重要的意义。本文主要工作和研究成果如下:①提出了巡逻机器人系统总体设计方案,详细分析了各个功能模块;针对现场工况,研究了各类转向机构优缺点,设计了巡逻机器人机械系统;根据系统要求,优选交流伺服驱动设备,并给出了运动控制系统的基本架构。②按照由底层到上层的顺序详细研究了巡逻机器人系统的运动控制算法,采用PID三环控制算法驱动伺服电机,保证定位精度的同时兼顾速度和转矩;优选S曲线加减速算法规划机器人调速曲线,实现机器人快速、平滑、柔性调速。③针对传统循迹算法精度低和稳定性差等问题,提出一种基于记忆算法的控制策略。通过建立机器人移动底盘运动学模型,分析路径信息,融合历史运行参数和当前反馈数据,实现优化控制。④以ARM内核的STM32芯片为控制核心,分析并设计了该控制器的外围电路和系统软件。硬件设计包括主控电路设计、各类传感单元设计,CAN通讯接口等;系统软件设计包括主程序、通讯接口程序、转向定位程序、加减速算法程序和自动循迹控制程序。⑤搭建实验平台,对巡逻机器人各项功能进行测试分析。分别对PID三环响应和S曲线加减速的算法中的加加速度J值综合调试校正,分析了巡逻机器人转向性能和加减速性能。通过循迹实验,对比分析循迹数据,验证了基于记忆算法的循迹控制具有高控制精度和容错性。

关键词：巡逻机器人转向控制加减速曲线循迹算法

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巡逻机器人轨迹规划融合算法

传感器与微系统 2020年第4期39卷 125-128页

作者：刘玉邓琛李文帅刘杰超韩宝磊上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 浙江慧勤医疗器械有限公司浙江德清313200

针对街区环境下巡逻机器人避开障碍物前往侦测地的轨迹规划问题,提出了一种新的融合算法。在复杂的静态街区环境下,通过多种算法的仿真对比实验选择了概率性搜索算法(PRM)。在动态障碍物密集的环境下,引入"随机可达集"改进了人工势场法(... 详细信息

针对街区环境下巡逻机器人避开障碍物前往侦测地的轨迹规划问题,提出了一种新的融合算法。在复杂的静态街区环境下,通过多种算法的仿真对比实验选择了概率性搜索算法(PRM)。在动态障碍物密集的环境下,引入"随机可达集"改进了人工势场法(APF)。仿真实验表明:该融合算法降低了机器人的轨迹规划时间,同时提高了机器人的避障成功率。

关键词：巡逻机器人融合算法概率性搜索算法人工势场法随机可达集

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巡逻机器人的研究现状与应用前景

机电工程技术 2003年第6期32卷 19-21页

作者：陈华志谢存禧曾德怀华南理工大学机械工程学院广东广州510640

本文综述了巡逻机器人的多传感器信息融合技术、导航技术及智能控制技术及其国内外研究发展现状,对存在的问题和应用前景进行分析。

关键词：巡逻机器人多传感器信息融合技术智能控制导航技术

基于Intel Realsense深度摄像头的巡逻机器人避障导航方法

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电视技术 2018年第12期42卷 66-70,127页

作者：万旭徐海黎阮有兵沈标南通大学机械工程学院江苏南通226019 南京蓝泰交通设施有限责任公司江苏南京210019

针对巡逻机器人的避障导航,基于Realsense深度摄像头获取环境深度信息,在使用机载计算机对深度图像进行分层处理的基础上,设计了巡逻机器人避障导航系统,同时对巡逻机器人通信协议以及决策流程等进行了改进,最后在ROS(Robot Operating S... 详细信息

针对巡逻机器人的避障导航,基于Realsense深度摄像头获取环境深度信息,在使用机载计算机对深度图像进行分层处理的基础上,设计了巡逻机器人避障导航系统,同时对巡逻机器人通信协议以及决策流程等进行了改进,最后在ROS(Robot Operating System)机器人开源操作系统上对其进行实验及验证,结果表明,采用Realsense深度摄像头的方法,效率高,可靠性稳定,有利于巡逻机器人的移植。

关键词：巡逻机器人避障 Realsense ROS

基于粒子滤波的室内巡逻机器人SLAM技术研究

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自动化仪表 2021年第11期42卷 53-57,62页

作者：管晨曦王淑营西南交通大学唐山研究生院河北唐山063000

同步定位与地图构建(SLAM)技术是室内巡逻机器人执行任务的核心技术。如何构建精确的地图是其面临的主要问题。为了提高地图构建的精确度,从硬件层面和算法层面进行改进。首先,建立全向机器人移动底盘的数学模型,选用麦克纳姆轮底盘来... 详细信息

同步定位与地图构建(SLAM)技术是室内巡逻机器人执行任务的核心技术。如何构建精确的地图是其面临的主要问题。为了提高地图构建的精确度,从硬件层面和算法层面进行改进。首先,建立全向机器人移动底盘的数学模型,选用麦克纳姆轮底盘来解决传统差分轮式机器人转向能力较弱的问题。其次,基于开源机器人系统(ROS),对室内巡逻机器人进行软硬件架构。最后,对传统的Rao-Blackwellized粒子滤波器-同步定位与地图构建(RBPF-SLAM)算法进行改进,提出了利用马尔可夫链蒙特卡罗重采样方法(MCMC)来解决粒子的退化问题,并在计算提议分布时添加激光雷达观测模型,从而提高提议分布的精度。试验结果表明,优化后的算法所构建的地图准确度更高、轮廓更完整、鲁棒性更好。该研究使得巡逻机器人可以更准确地进行巡逻工作,也为整个移动机器人领域的研究提供了重要的参考价值。

关键词：巡逻机器人同步定位与地图构建马尔可夫链蒙特卡罗激光雷达粒子滤波粒子退化全向移动机器人操作系统