安防巡检机器人导航系统设计与实现

发布时间：2023-03-14 20:37

　　在这个日新月异、瞬息万变的时代,科技的发展让人们的生活越来越丰富。近几年,智能化的领域越来越受到大家的关注,而智能机器人作为智能化的高端科技设备也受到大家的青睐。因为智能机器人应用的领域很广泛,而安防是现代人越来越重视的问题,智能机器人结合安防概念而产生的安防巡检机器人自然也就成为机器人研究的重要方向。导航系统作为机器人进行自主导航的核心部分是机器人研究的重要内容。本论文研究的内容主要基于安防巡检机器人项目,围绕该项目设计并实现安防巡检机器人的导航系统。为实现该目标,本论文主要的工作如下所述:(1)根据安防巡检机器人实际运用场景分析导航系统的需求和功能点,并在此基础上,对导航系统进行总体逻辑框架和架构的设计。(2)针对导航系统中的图像感知模块进行详细设计和实现,提出一种图像标定算法并利用来进行图像预处理,在此基础上,设计了基于深度学习的图像分割算法,包括输入数据的选择和网络结构的设计,同时完成训练数据集的生成和语义标签的提取,最后利用该网络完成网络训练及测试,得到实验结果并对其进行分析。(3)通过对全局路径规划的研究,首先在环境地图建模上提出基于GPS点的拓扑地图的方法,并采用最小二乘...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 安防技术研究现状
        1.2.2 移动机器人研究现状
        1.2.3 安防巡检机器人研究现状
    1.3 论文研究内容与组织结构
        1.3.1 主要研究内容及创新点
        1.3.2 章节安排
第二章 安防巡检机器人导航系统软件设计
    2.1 系统需求分析和功能点描述
    2.2 系统软件总体逻辑和架构设计
    2.3 系统的软硬件环境
    2.4 本章小结
第三章 基于深度学习的图像感知
    3.1 数据收集与图像预处理
        3.1.1 ZED双目摄像头
        3.1.2 图像标定区域选取
        3.1.3 图像标定算法
    3.2 深度学习图像分割算法设计
        3.2.1 图像感知区域选择
        3.2.2 深度卷积神经网络设计
    3.3 网络训练及测试
        3.3.1 训练算法
        3.3.2 网络训练和测试
    3.4 实验结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 建图与全局路径规划算法
    4.1 地图创建
        4.1.1 自由空间
        4.1.2 可视图
        4.1.3 拓扑图
        4.1.4 基于GPS点的拓扑图
    4.2 基于最小二乘法拟合路线策略
        4.2.1 最小二乘法基本原理
        4.2.2 多项式拟合
    4.3 全局路径规划算法
        4.3.1 包含中间节点集的Dijkstra改进路径搜索算法
        4.3.2 拓扑图结合改进路径搜索算法
        4.3.3 全局路径偏离调整策略
    4.4 本章小结
第五章 基于激光雷达近距离规划
    5.1 基于激光的环境感知与建图
        5.1.1 激光雷达传感器
        5.1.2 栅格地图
        5.1.3 基于激光建图
    5.2 局部路径规划及避障
        5.2.1 模糊逻辑控制法
        5.2.2 动态窗口法
        5.2.3 基于改进动态窗口法的局部路径规划
        5.2.4 修正局部路径规划误差策略
    5.3 本章小结
第六章 导航系统测试与分析
    6.1 建图及全局路径规划实验与测试
        6.1.1 服务器端设计与实现
        6.1.2 创建地图
        6.1.3 全局路径规划
    6.2 局部路径规划测试
    6.3 自主巡逻测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3762703