1. 研究目的与意义
随着科技的迅速发展,移动机器人开始应用在工业、服务、军事等领域,逐渐地进入了人们的生活。
即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)和导航技术是当前移动机器人领域中的研究热点,一套完善可行的导航方案对移动机器人来说十分重要。
ROS机器人操作系统中富含大量的功能包接口,方便研究人员进行二次开发。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题:1、搭建合理的小车模型2、设计合理的控制方案3、能够对自身位置进行定位4、实现对目标点行驶的自主导航和导航途中的避障难点: 1、使用激光雷达在一定高度进行扫描,收集环境信息,并将数据传回树莓派进行处理。
2、选取合适的树莓派搭载系统,并在其基础上开启与下位机之间通信的通道,实现与下位机串口之间的通信。
3、使用合理的位姿算法,最精准的计算出小车的位置信息,得出小车的tf坐标,再将数据通过算法处理转换成小车的行驶参数,驱动电机。
3. 国内外研究现状(文献综述)
21 世纪以来,随着新一代信息通信、新能源、新材料等技术加快与汽车产业融合,信息通信、互联网等新兴科技企业全面涉足汽车行业,世界汽车产业发展形势正面临重大变化。
汽车智能化技术集现代传感技术、信息与通信技术、自动控制技术和人工智能等于一体,在减少交通事故、缓解交通拥堵、降低能耗、保护环境等方面具有巨大潜能。
随着当今计算机科学和机器人技术的发展,机器人受到了广泛的关注。
4. 研究方案
(1)设计思路:主要思路:下位机控制电机以及对把里程计数据传递给上位机,中间层负责通信(和下位机制定通信协议、模式的选择、数据的转换并以topic的形式发布),上位机负责融合下位机传递的里程计数据和外传感器采集的数据,构建地图、定位、以及导航。
同时运用wifi模块远程操控。
出于实际情况考虑,我们将中间层和上位机合并起来。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容;第 3 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,设计系统组成原理框图,写出相关开题报告一份;第 4 周 参阅有关资料,确定激光雷达的选型,相关扩展电路设计; 第 5 周 搭建系统的硬件和软件开发环境,安装LINUX和ROS操作系统; 第 6 周 进行建图功能软件设计和实现;完成中期检查;第 7 周 进行导航功能软件设计和实现; 第 8 周 进行建图和导航功能的软件测试;第 9 周 软硬件联调/软件调试,进行算法优化;第10周 整理资料,准备撰写论文;第11周 修改、完善并提交毕业论文; 第12周 评阅教师评阅论文,学生根据指导意见修改论文;验收实物成果,接受答辩资格审查;第13周 毕业设计答辩及成绩评定。
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