自主移动服务机器人的平台设计与实现

摘要

近年来人们对于非物质需求的追求日益提升，希望能够获得更好的服务质量，机器人也因此实现了跳跃式发展，从代替人类从事单调重复性劳动中开始进入人们日常生活，并迅速得到了人们的高度关注。本课题的研究以电科技大学机器人研究中心的服务机器人项目为依托，设计第三代服务机器人——SRU-Ⅲ，其应用场景主要为展厅类的室内场所，需要能够自主引导人们参观和并进行讲解。本文的研究围绕以下几个方面开展。 首先根据机器人的应用场景和功能需求，设计了SRU-Ⅲ的系统结构，并对机器人的设备进行选型。机器人的系统架构为分布式控制方式，从上至下分为三层：最上层是安卓平板电脑，负责的人机交互；中间层是迷你PC，负责机器人的算法计算和通信中转；底层是STM32F407嵌入式控制器，负责机器人硬件驱动和传感器数据的采集、封装和上传。 接着本课题对机器人中的电源板和底层控制器电路进行设计焊接和调试。电源板设计为隔离电源系统。前端电源负责机器人底盘的电机驱动器供电，同时包含了电源控制和检测电路；隔离后端负责机器人其他控制器和传感器供电。底层控制器电路主要涉及STM32F407最小系统电路和各种设备连接端口设计。 然后本文设计了基于μC/OS-Ⅲ和 ROS的软件系统，在底层控制中实现了机器人开关机任务、电机控制任务、通信处理任务和传感器数据采集任务等，在 ROS中设计了通信节点、数据处理节点和机器人模糊控制器节点。 最后本课题针对SRU-Ⅲ的传感器系统设计了一种混合式信息融合模型，并以此为基础设计了基于模糊控制的机器人局部避障算法。算法将激光雷达和红外传感器采集到的障碍物信息模糊化处理，根据经验设计了模糊规则库，并将算法输出结果解模糊化得到机器人的避障方向。在 SRU-Ⅲ上的实验结果表明机器人遇到障碍物后能够很好地进行规避。

目录

扉页

英文标题

独创声明

后文