室内服务机器人定位与局部避障研究

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1、硕士学位论文室内服务机器人定位与局部避障研究THERESEARCHONPOSITIONINGANDLOCALOBSTACLEAVOIDANCEOFINDOORSERVICEROBOT王晶晶哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP391学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文室内服务机器人定位与局部避障技术研究硕士研究生：王晶晶导师：蔡则苏副教授申请学位：工学硕士学科：计算机科学与技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391U.D.C:621.3Dissertati

2、onfortheMasteralDegreeinEngineeringTHERESEARCHOFPOSITIONINGANDLOCALOBSATACLEAVOIDACLEAVOIDANCEOFINDOORSERVICEROBOTCandidate：WangJingjingSupervisor：Prof.CaiZesuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ComputerTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：Ju

3、ne,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着科学技术的进步，机器人行业蓬勃发展，服务机器人是机器人不可或缺的组成部分，它通过为人类提供服务，能够使人们从繁重的劳动中摆脱出来，增加人们生活的幸福感，有效的缓解社会的压力。所以，研究服务机器人的意义显得尤为重要。定位和避障技术是服务机器人提供服务的首要条件，本文旨在寻找一种实用性强的定位和局部避障方法，并将其应用于实践。在机器人定位方法方面，根据本课题的室内环境，采用UWB（UltraWideband）超高频定位系统。采

4、用导航信标定位方法，在室内环境中建立三个“基站”，以机器人为信标源，通过基站与移动台信号传输，计算出基站与机器人的相对距离，利用定位算法，获取机器人的准确位置。课题使用激光传感器进行障碍检测，在避障策略上选择VFH*算法进行局部避障。由于反应式避障策略的局限性，在避障过程中不可避免的陷入“陷阱”。本文以U型障碍物为例，分析说明了机器人陷入障碍物的原因，逃离方法，提出了VFH*算法的改进，使机器人能够快速逃离“陷阱”。最后，在已有的实验平台上，对导航信标定位法和VFH*改进算法的有效性进行验证，针对U型障碍物开展逃离陷阱实验，通过实验结果，证明了导航信标定位法的正确性，同时验证了VFH*

5、改进算法能够更好的帮助机器人逃离“陷阱”。关键词：服务机器人；UWB超高频定位；VFH*算法；U型陷阱-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeprogressofscienceandtechnology,therobotindustryisbooming.Servicerobotsactanimportantroleintherobotindustry,theyprovideservicestothehumanandmakepeoplefreefromhardworks,increasethehappinessofpeople'slife，effectivel

6、yalleviatethepressureofthesociety.So,itisparticularlyimportanttostudytheservicerobots.Positioningandobstacleavoidancetechnologyisthefirstrequirementofservicerobotstoprovideservices,thepurposeofthispaperistofindapracticalapproachfororientationandlocalobstacleavoidance,andtoapplyittopractice.Onthe

7、positioningmethodoftherobot,consideringtheindoorenvironmentinthistopic,weuseanUWB(UltraWideband)UHFpositioningsystem.Usinganavigationbeaconpositioningmethod,toestablishthreebasestationsintheindoorenvironment.Therobotactsasth