基于ROS的自主移动机器人环境建模和路径规划研究

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 地图构建

1.2.2 路径规划

1.2.3 机器人开源操作系统（ROS）的发展

1.3 研究内容与框架

2 基于ROS的机器人平台构建

2.1 引言

2.2 机器人硬件平台构建

2.3 PC端和机器人端的ROS环境配置

2.4 PC端ROS仿真环境测试

2.5 机器人控制系统组网及通信测试

2.6 本章小结

3 移动机器人的环境地图建模方法研究

3.1 引言

3.2 SLAM算法简介

3.3 ROS下的主要建图方法分析

3.3.1 基于图优化的Cartographer算法

3.3.2 基于滤波的Gmapping算法

3.3.3 基于扫描匹配的Hector_SLAM算法

3.4 Hector_SLAM数据获取的优化

3.4.1 里程计模型

3.4.2 里程计标定方法

3.4.3 运动畸变的的产生

3.4.4 运动畸变的消除

3.5 地图构建实验

3.5.1仿真环境建图结果分析

3.5.2真实场景建图结果分析

3.6 本章小结

4 移动机器人路径规划研究

4.1 引言

4.2 ROS下的路径规划算法

4.2.1 局部路径滑动窗口法

4.2.2 全局路径Dijkstra算法

4.2.3 全局路径A*算法

4.2.4 Dijkstra算法和A*算法仿真分析

4.2.5 基于A*算法的优化

4.3 基于行为动力学的移动机器人路径规划

4.3.1 奔向目标的行为动力学模型

4.3.2 避障行为动力学模型

4.3.3 航向角整体动力学模型

4.3.4 速度动力学模型

4.4 移动机器人路径规划整体设计

4.5 路径规划实验

4.5.1 ROS下的路径规划仿真

4.5.2 真实场景下的路径规划

4.6 本章小结

5 移动机器人自主导航实验

5.1引言

5.2 移动机器人导航系统设计

5.3 移动机器人蒙特卡罗定位实验

5.4 移动机器人运动精度测试

5.4.1 直线误差测试

5.4.2 旋转误差测试

5.5 移动机器人导航测试

5.5.1 仿真环境下避障

5.5.2 真实场景下避障

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献