基于ROS的全向移动机器人室内定位与运动控制研究
| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第11-20页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-12页 |
| 1.2 全向移动机器人的应用及研究现状 | 第12-14页 |
| 1.3 移动机器人定位技术研究现状 | 第14-17页 |
| 1.4 移动机器人运动控制 | 第17-18页 |
| 1.5 ROS软件开发平台 | 第18-19页 |
| 1.6 课题研究的主要内容 | 第19页 |
| 1.7 本文各章节安排 | 第19-20页 |
| 第二章 移动机器人系统组成 | 第20-31页 |
| 2.1 引言 | 第20页 |
| 2.2 机器人本体 | 第20-23页 |
| 2.2.1 机器人轮系结构 | 第20-22页 |
| 2.2.2 机器人设计参数 | 第22页 |
| 2.2.3 全向移动机器人样机 | 第22-23页 |
| 2.3 机器人系统总体规划 | 第23-25页 |
| 2.4 系统硬件组成 | 第25-27页 |
| 2.5 软件结构 | 第27-30页 |
| 2.5.1 ROS系统基本概念 | 第27-28页 |
| 2.5.2 ROS层软件结构 | 第28-29页 |
| 2.5.3 嵌入式系统层软件结构 | 第29-30页 |
| 2.6 本章小结 | 第30-31页 |
| 第三章 移动机器人系统模型 | 第31-40页 |
| 3.1 引言 | 第31页 |
| 3.2 全向移动机器人运动学 | 第31-33页 |
| 3.3 系统控制模型 | 第33-35页 |
| 3.4 传感器观测模型 | 第35-39页 |
| 3.4.1 电机编码器的观测模型 | 第35-36页 |
| 3.4.2 测量轮编码器的观测模型 | 第36-37页 |
| 3.4.3 惯性测量单元的观测模型 | 第37-39页 |
| 3.5 本章小结 | 第39-40页 |
| 第四章 惯性测量单元姿态估计 | 第40-80页 |
| 4.1 DCM姿态算法 | 第40-41页 |
| 4.2 陀螺仪姿态测量的累积误差评估 | 第41-44页 |
| 4.3 Mahony互补滤波融合算法 | 第44-55页 |
| 4.3.1 互补滤波算法原理 | 第44-47页 |
| 4.3.2 互补滤波算法的具体实现 | 第47-55页 |
| 4.4 陀螺仪误差校准算法 | 第55-63页 |
| 4.4.1 非旋转态判别 | 第55-56页 |
| 4.4.2 实验及其结果分析 | 第56-63页 |
| 4.5 基于旋转磁罗盘的偏航校正及磁场干扰判别 | 第63-79页 |
| 4.5.1 旋转磁罗盘平台及其数据采集模型 | 第63-66页 |
| 4.5.2 磁罗盘误差影响分析 | 第66-68页 |
| 4.5.3 磁罗盘偏航校正及干扰判别 | 第68-70页 |
| 4.5.4 偏航校正实验分析 | 第70-76页 |
| 4.5.5 磁场干扰判别 | 第76-79页 |
| 4.6 本章小结 | 第79-80页 |
| 第五章 移动机器人融合定位及运动控制 | 第80-113页 |
| 5.1 引言 | 第80页 |
| 5.2 基于扩展Kalman滤波的位姿融合估计 | 第80-83页 |
| 5.2.1 融合定位的整体结构 | 第80-81页 |
| 5.2.2 系统离散时间定位模型 | 第81-82页 |
| 5.2.3 扩展卡尔曼滤波融合定位 | 第82-83页 |
| 5.3 噪声方差统计实验 | 第83-86页 |
| 5.3.1 位移协方差统计 | 第84-85页 |
| 5.3.2 偏航角协方差统计 | 第85-86页 |
| 5.3.3 卡尔曼滤波噪声矩阵 | 第86页 |
| 5.4 融合定位实验分析 | 第86-92页 |
| 5.4.1 平移回环运动定位实验 | 第87-90页 |
| 5.4.2 存在旋转的平移运动定位实验 | 第90-92页 |
| 5.5 移动机器人运动控制 | 第92-100页 |
| 5.5.1 机器人运动控制整体方案 | 第93页 |
| 5.5.2 机器人路径跟踪控制模型 | 第93-99页 |
| 5.5.3 机器人姿态控制模型 | 第99-100页 |
| 5.6 基于ROS的移动机器人系统功能实现 | 第100-108页 |
| 5.6.1 嵌入式系统功能实现 | 第100-101页 |
| 5.6.2 ROS应用层软件实现 | 第101-102页 |
| 5.6.3 系统试运行 | 第102-108页 |
| 5.7 路径跟踪控制实验 | 第108-112页 |
| 5.7.1 直线路径跟踪实验 | 第108-109页 |
| 5.7.2 圆弧路径跟踪实验 | 第109-111页 |
| 5.7.3 三次曲线路径跟踪实验 | 第111-112页 |
| 5.8 本章小结 | 第112-113页 |
| 总结与展望 | 第113-115页 |
| 参考文献 | 第115-120页 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 | 第120-121页 |
| 致谢 | 第121-122页 |
| 答辩委员会对论文的评定意见 | 第122页 |
