一种服务机器人行走系统研究
机器人技术是一门多学科领域交叉融合的技术。机器人的出现主要是辅助和代替人类在特定或者危险环境中进行作业，智能移动机器人的出现又极大的拓展了机器人的应用领域。进入21世纪以来，各个国家老龄化现象越来越严重，同时每年因为各种原因造成需要进行康复照顾的残障人数也居高不低，如何保障这些人群的正常生活和日常需求也就成了极大的社会问题，服务机器人市场应运而生。本文研究的主要内容包括以下几个方面： 首先，提出一种服务机器人行走系统的整体方案。对行走系统的软件平台、控制系统和控制元件进行了配置，阐明了该行走系统的功能模块以及性能要求和预期目标。通过对Mecanum轮的特殊结构分析，得到其可在水平面自由运动的机理；结合研究目标建立服务机器人行走系统的4Mecanum轮“O”型分布运动学模型；从力学及能量角度分析，构建了服务机器人行走系统的动力学模型。 其次，研究了二维激光雷达的环境地图构建机理，详细介绍分析了RPLIDAR-A2激光雷达获取环境信息的方法以及通过数据匹配算法构建环境地图的过程。研究了基于全局地图的路径规划算法，并在遗传算法基础上提出改进算法，同时在全局路径基础上研究了基于轨迹误差模型的轨迹跟随控制器。通过实验仿真对设计的改进算法和跟踪控制器进行了验证分析。 最后，结合对自主移动服务机器人SLAM技术的实时地图构建、路径规划以及轨迹跟随方面的研究搭建了服务机器人行走系统试验样机。对行走系统的各项功能进行实地实验测试，证明了该服务机器人行走系统基本满足设计要求。
服务机器人;行走系统;Mecanum轮;激光雷达;数据匹配算法
上海应用技术大学
硕士
机械电子工程
荆学东
2020
中文
TP242
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）