| 摘要 | 第3-4页 |
| Abstract | 第4页 |
| 1 绪论 | 第9-18页 |
| 1.1 课题研究背景与意义 | 第9-10页 |
| 1.2 移动机器人的运动控制与导航技术研究现状 | 第10-16页 |
| 1.2.1 移动机器人运动控制技术研究现状 | 第12-13页 |
| 1.2.2 移动机器人定位技术研究现状 | 第13-14页 |
| 1.2.3 移动机器人路径规划技术研究现状 | 第14-16页 |
| 1.3 课题主要研究内容与章节安排 | 第16-18页 |
| 2 移动机器人总体方案设计 | 第18-32页 |
| 2.1 机器人底盘方案设计及总体构成 | 第18-19页 |
| 2.1.1 机器人功能要求指标 | 第18页 |
| 2.1.2 机器人底盘方案设计 | 第18-19页 |
| 2.1.3 机器人总体构成 | 第19页 |
| 2.2 机器人控制系统构成 | 第19-23页 |
| 2.2.1 控制系统架构设计 | 第21页 |
| 2.2.2 电气连接方案设计 | 第21-22页 |
| 2.2.3 通讯系统方案设计 | 第22-23页 |
| 2.3 机器人运动控制层方案设计 | 第23-26页 |
| 2.3.1 机器人运动学建模 | 第24-25页 |
| 2.3.2 电机速度控制方案设计 | 第25-26页 |
| 2.3.3 电机同步控制方案设计 | 第26页 |
| 2.4 机器人组合导航层方案设计 | 第26-30页 |
| 2.4.1 环境建模 | 第26-28页 |
| 2.4.2 组合定位系统方案设计 | 第28-29页 |
| 2.4.3 路径规划系统方案设计 | 第29-30页 |
| 2.5 本章小结 | 第30-32页 |
| 3 移动机器人运动控制层设计 | 第32-51页 |
| 3.1 驱动轮电机和电池选型 | 第32-34页 |
| 3.1.1 驱动轮电机选型 | 第32-34页 |
| 3.1.2 机器人电池选型 | 第34页 |
| 3.2 机器人运动控制层硬件电路设计 | 第34-42页 |
| 3.2.1 主控制器芯片选型 | 第35-36页 |
| 3.2.2 运动控制板电源电路设计 | 第36-37页 |
| 3.2.3 运动控制板RS485通讯电路设计 | 第37-38页 |
| 3.2.4 运动控制板电机控制电路设计 | 第38-39页 |
| 3.2.5 运动控制板超声波监听电路设计 | 第39-41页 |
| 3.2.6 运动控制板PCB板设计 | 第41-42页 |
| 3.3 机器人运动控制算法设计 | 第42-46页 |
| 3.3.1 基于M/T混合的转速测量算法 | 第42-44页 |
| 3.3.2 基于PID的电机转速闭环算法 | 第44-45页 |
| 3.3.3 基于交叉耦合的电机速度同步算法 | 第45-46页 |
| 3.4 机器人运动控制软件实现 | 第46-50页 |
| 3.4.1 μC/OS-Ⅱ系统的介绍和移植 | 第46-47页 |
| 3.4.2 μC/OS-Ⅱ系统任务分配与实现 | 第47-50页 |
| 3.5 本章小结 | 第50-51页 |
| 4 移动机器人组合定位层设计 | 第51-69页 |
| 4.1 机器人航位推算定位 | 第51-52页 |
| 4.2 基于楼道特征的机器人姿态计算 | 第52-58页 |
| 4.2.1 激光雷达模型 | 第52-54页 |
| 4.2.2 基于滑动窗口的雷达数据高斯滤波及坐标转换 | 第54-55页 |
| 4.2.3 基于动态阈值的雷达数据聚类 | 第55-56页 |
| 4.2.4 雷达数据的直线检测 | 第56-57页 |
| 4.2.5 墙壁直线拟合及机器人角度确定 | 第57-58页 |
| 4.3 基于门牌识别的视觉定位算法 | 第58-68页 |
| 4.3.1 摄像头针孔成像模型 | 第58-61页 |
| 4.3.2 基于张正友法的摄像头标定 | 第61页 |
| 4.3.3 基于SVM和HOG的门牌识别 | 第61-66页 |
| 4.3.4 视觉定位算法 | 第66-68页 |
| 4.4 本章小结 | 第68-69页 |
| 5 移动机器人路径规划层设计 | 第69-77页 |
| 5.1 基于曼哈顿距离的A-Star算法设计 | 第69-73页 |
| 5.1.1 A-Star算法介绍及估价函数选择 | 第69-70页 |
| 5.1.2 A-Star算法实现及优化 | 第70-72页 |
| 5.1.3 A-Star路径拐点提取 | 第72-73页 |
| 5.2 基于角度势场法的局部路径规划算法设计 | 第73-76页 |
| 5.2.1 阻力计算 | 第73-75页 |
| 5.2.2 引力计算 | 第75页 |
| 5.2.3 机器人方向选择 | 第75-76页 |
| 5.2.4 vw接口控制量输出 | 第76页 |
| 5.3 本章小结 | 第76-77页 |
| 6 基于Qt的主控软件设计 | 第77-86页 |
| 6.1 软件界面介绍 | 第77-80页 |
| 6.1.1 登录界面 | 第78页 |
| 6.1.2 串口设置界面 | 第78-79页 |
| 6.1.3 软件主界面 | 第79-80页 |
| 6.2 软件线程分配 | 第80-84页 |
| 6.2.1 图像采集线程 | 第80-81页 |
| 6.2.2 雷达数据采集线程 | 第81-82页 |
| 6.2.3 RS485通信线程 | 第82-83页 |
| 6.2.4 机器人控制线程 | 第83-84页 |
| 6.3 本章小结 | 第84-86页 |
| 7 移动机器人运动控制与组合导航技术实验验证及分析 | 第86-98页 |
| 7.1 运动控制实验 | 第87-90页 |
| 7.1.1 倍频法实验 | 第87-88页 |
| 7.1.2 电机转速闭环实验 | 第88页 |
| 7.1.3 多电机同步实验 | 第88-90页 |
| 7.2 组合定位实验 | 第90-95页 |
| 7.2.1 相对定位实验 | 第90-91页 |
| 7.2.2 激光雷达实验 | 第91-93页 |
| 7.2.3 基于门牌的视觉定位实验 | 第93-95页 |
| 7.3 局部路径规划实验 | 第95-97页 |
| 7.4 本章小结 | 第97-98页 |
| 8 总结与展望 | 第98-100页 |
| 8.1 总结 | 第98-99页 |
| 8.2 展望 | 第99-100页 |
| 致谢 | 第100-101页 |
| 参考文献 | 第101-106页 |
| 附录 | 第106页 |