复杂环境下展厅机器人移动定位系统的设计与实现

摘要

《机器人产业发展规划(2016-2020年)》聚焦机器人产业迈向中高端及规范机器人产业发展。服务型机器人作为机器人发展和应用中重要的组成部分，在各行业中的应用必然越来越普及。随着服务机器人产业规模的扩大，不同产品的标准差异所带来的不便也成为这个行业发展的局限。如何合理地利用海量资源、方便快速地获取和处理数据、有效地减少成本，成为服务机器人发展及应用中的关键问题。
　　多传感器、实时性和智能化是服务机器人显著的特征，本文结合展厅系统环境与移动机器人平台，提出基于ROS的多模块接入标准。目前展厅机器人主要为人机互动，通过识别、处理人体发出的信息给予适当的回应，但对于展厅整体的互动较为缺乏，各种设备自身也有不同的系统，因此本文对不同系统和平台的通信机制进行研究，利用ROS对各模块进行封装处理，在不改变设备自身系统的前提下提供设备之间信息处理的接口，在保证各系统高效运转的同时，又使它们之间保持独立，提高设备利用效率。
　　本文主要从以下几个方面开展工作:1）展厅机器人移动平台控制系统的搭建。移动平台为上层软件提供必要的硬件支持，采用Arduino控制各传感器组成下位机系统，在控制系统方面本文采用ROS这一分布式处理框架，将各模块封装为ROS节点进行通信。2）讲解流程规划及可视化管理。讲解机器人主要分为四个模块:运动控制模块、定位模块、图形界面管理模块、讲解模块。3）基于Wifi和RFID的精确定位。本文充分结合展厅环境和架设成本，采用基于概率的Wifi指纹库与关键点RFID结合的方式进行定位。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与技术方法

1．4 论文组织结构

第二章 展厅机器人移动控制平台

2．1 展厅机器人结构框架

2．1．1 传统机器人结构框架

2．1．2 基于ROS的机器人结构框架

2．1．3 ROS基本单元的搭建

2．2 展厅机器人移动平台

2．3 展厅机器人移动控制系统

2．4 本章总结

第三章 复杂环境下讲解流程的动态规划及可视化管理

3．1．1 展厅布局方案

3．1．2 机器人姿态规划

3．2 机器人讲解流程及讲解资源的规划

3．2．1 讲解流程的设定

3．2．2 讲解资源的设定

3．3 避障策略

3．4 本章小结

第四章 基于Wifi与RFID的解说精确定位

4．1 RFID与Wifi定位原理

4．1．1 RFID定位原理

4．1．2 Wifi定位原理

4．2 定位设备布设及定位模型

4．2．1 基本布局模型的建立

4．2．2 数据模型与定位的关系

4．3 定位精度分析

4．4 本章小结

第五章 面向展厅的自主定位讲解机器人的实现

5．1 展厅环境及讲解需求

5．2 讲解流程的可视化管理软件实现

5．3 定位设备的布设

5．3．1 Wifi定位设备布局

5．3．2 RFID设备布局

5．4 实验及结果分析

5．4．1 定位精度测试

5．4．2 机器人移动测试

5．5 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢

附录