移动服务机器人设计与导航系统安全验证

发布时间：2024-05-17 20:19

　　近年来,机器人技术快速发展,机器人产业从传统的工业领域,逐步向生活服务领域扩展。机器人开始出现在家庭,办公区域和其他各种公共场所,这使得机器人在未知环境下的安全导航成为一个关键问题。本文搭建了一个智能服务机器人平台,并且根据机器人平台的物理特性建立了机器人的仿真模型,检验了机器人路径规划算法的执行效果。最后采用形式化方法验证了服务机器人导航系统的安全性质,确保了机器人平台的高可靠性。本文首先介绍了服务机器人的设计和实现。服务机器人系统基于ROS框架搭建,采用深度相机作为视觉输入设备。软件系统的设计按能力水平划分为三个层级,分别实现自主避障,随拍服务和智能交互功能,具有良好的可移植性和可扩展性。接下来,通过对复杂环境下服务机器人目标跟随功能进行分析,提出基于点云数据和机器人尺寸约束的动态窗局部路径规划方法。在DWA的基础上增加了对视野内运动区域连通性的分析,以通道宽度和自身尺寸为引导,提高了机器人避障跟随的能力。最后采用混成系统形式化验证的方法对服务机器人的导航系统进行建模和分析验证。主要采用了抽象化的方法和微分动态逻辑,对非线性系统的状态空间进行抽象和分割,把机器人系统的安全限制条件转...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＲＯＳ节点通信示例图??通过一个简单的例子来对节点间的通信进行说明，如图２．１所示，在这??

＿??图２．１?ＲＯＳ节点通信示例图??通过一个简单的例子来对节点间的通信进行说明，如图２．１所示，在这??个例子中我们定义一个Ｃａｍｅｒａ?Ｎｏｄｅ节点作为相机的驱动，一＂＾Ｉｍａｇｅ?Ｐｒｏ－??ｃｅｓｓｉｎｇ?Ｎｏｄｅ节点用于处理图像数据，一个Ｉｍａｇｅ?Ｄｉｓｐｌａｙ?Ｎ....

图２．２?Ｇａｚｅｂｏ组件结构关系图??

?ＧＬＵＴ??图２．２?Ｇａｚｅｂｏ组件结构关系图??如图２．２所示，服务器ｇｚｓｅｒｖｅｒ在后台不断运行，以命令行的方式解析描??述文件来构成世界和生成模型。Ｇａｚｅｂｏ中的插件大部分由服务器进行加载，??部分通过指定的ｗｏｒｌｄ／ｍｏｄｅｌ文件来载入，进一步说明如下：??？世....

图３．１服务机器人组成??

第三章服务机器人的设计与实现??器人的组成??示，服务机器人由硬件平台，软件系统和人工智能三部台是机器人的实体，涉及机器人的环境感知设备，机机器人的“大脑”控制器。服务机器人的软件系统是器人的数据处理任务，涉及机器视觉，运动控制和人能是软件系统独立出来的分支，高级智能的实现依赖和....

图３．２服务机器人总体结构??３．２．１

服务机器人的硬件平台总体包括感知、决策和执行三大部分，共同完成??和外部环境的交互。本节从各部分的硬件组成入手，对服务机器人硬件平台??进行介绍。图３．２是服务机器人的总体结构图，包括控传感器，控制系统和执??行机构。??｜??：?—Ｎ??——纖??Ｉ??丨?传感器?；？—，??....

本文编号：3975974