移动机器人路径规划与运动控制研究

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1、中北大学学位论文移动机器人路径规划与运动控制研究摘要在智能移动机器人领域，路径规划问题是限制其发展的一个关键问题，如何规划出一条无碰路线使其安全到达目标点，是当今研究的重点。本文基于ROS操作系统，在TurtleBot2移动机器人上利用深度相机XtionPROLIVE和激光雷达RPLIDARA2对路径规划问题进行研究并在当前算法的基础上，提出了一种混合算法，并通过试验进行了分析、验证。主要研究内容如下：（1）本文利用RGB-D深度摄像头及激光雷达搭建机器人环境感知系统，详细介绍了相关的硬件系统，包括深度相机XtionPROLIVE进行、激光雷达RPLIDARA2、ROS和Gaze

2、bo仿真软件，并在建图方面详细阐述了Fastslam2.0算法的原理，在定位方面对AMCL算法进行了介绍；（2）采用Fastslam2.0算法，通过实验研究，分析了不同粒子数和变更时间两个变量对建立地图的影响；利用装有XtionPROLIVE的机器人，在激光雷达建立的地图的基础上，验证了AMCL算法的可行性。（3）主要介绍了机器人的路径规划问题。在全局算法的内容主要是针对A*算法和RRT算法进行介绍和仿真分析，根据仿真结果选取将要采取的算法；在局部规划中，主要选用人工势场法，对传统的人工势场法进行优化、改进并进行仿真试验，试验结果表明改进的算法可以解决传统算法存在的问题，最后结合

3、A*算法和改进的人工势场法提出了两种算法的混合算法。（4）介绍了差动机器人的运动控制，进行了机器人的自主定位及路径规划的实验。实验采用A*算法和改进的人工势场法的混合算法实施，并在实验过程中，录取视频、分析实验数据，由实验结果验证了所采用的混合算法是可行的。关键字：移动机器人、SLAM、Fastslam2.0、AMCL、A*算法、改进APF中北大学学位论文ResearchonPathPlanningandMotionControlofMobileRobotsAbstractInthefieldofintelligentmobilerobots,thepathplanningpro

4、blemisakeyissuethatlimitsitsdevelopment.Howtoplananon-collisionroutetomakeitsafetoreachthetargetpointisthefocusofcurrentresearch.BasedontheROSoperatingsystem,thispaperusesthedepthcameraXtionPROLIVEandthelaserradarRPLIDARA2tostudythepathplanningproblemontheTurtleBot2mobilerobot.Basedonthecurre

5、ntalgorithm,ahybridalgorithmisproposedandanalyzedthroughexperiments.verification.Themainresearchcontentisasfollows:(1)Inthispaper,weuseRGB-Ddepthcameraandlaserradartobuildarobotenvironmentawarenesssystem.Weintroduceindetailtherelevanthardwaresystems,includingthedepthcameraXtionPROLIVE,laserra

6、darRPLIDARA2,ROSandGazebosimulationsoftware,andintheconstructionTheprincipleofFastslam2.0algorithmiselaboratedindetail,andtheAMCLalgorithmisintroducedintheaspectofpositioning.(2)UsingFastslam2.0algorithm,throughexperimentalresearch,theinfluenceoftwovariables,numberofparticlesandchangetime,ont

7、heestablishmentofmapswasanalyzed;usingarobotequippedwithXtionPROLIVE,basedonthemapcreatedbyLidar,ThefeasibilityoftheAMCLalgorithm.(3)Itmainlyintroducesthepathplanningofrobots.ThecontentoftheglobalalgorithmismainlyintroducedforA*algorithmandRR