图书馆服务机器人路径规划的研究与应用

发布时间：2023-03-13 19:48

　　随着机器人技术和人工智能技术的发展,当今社会已进入移动阅读时代,图书馆作为知识存储、传播场所显得无所适从。用户流失、找书难、还书劳动量大等都是现代图书馆亟待解决的问题。据业内数据表明,在某些条件下使用服务机器人后,图书馆入馆人次同比增加了20%,机器人馆员营销成功率约为60%。利用移动机器人技术来改变为读者服务的方式是实现图书馆“泛在化”服务的有效途径,图书馆服务机器人的研究已经成为图书馆智能化建设的热点研究问题,具有重要的应用价值。论文以图书馆为应用背景,针对读者在图书馆找书时间长的问题,研究图书馆服务机器人的路径规划为读者提供读者引路等服务,提高图书馆借阅工作的效率。论文的主要工作如下:第一,分析了图书馆服务机器人在图书馆中作业环境的场景特征,并采用基于粒子滤波的Gmapping算法实现即时定位与地图构建,最后根据机器人作业环境的场景特征采用栅格地图对采集的环境信息进行建模。第二,研究了基于A*算法的单任务目标点路径规划,针对A*算法计算量大和生成路径拐点多的问题提出了加权检测A*算法。首先改进了算法评价函数的计算方式并引入权重系数,用新的评价函数计算节点之间的代价值,然后对算法规...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状与发展趋势
        1.2.1 图书馆服务机器人
        1.2.2 路径规划技术
    1.3 研究内容与章节安排
2 图书馆服务机器人即时定位与地图构建
    2.1 图书馆服务机器人作业环境分析
    2.2 基于SLAM算法的即时定位与环境地图构建
        2.2.1 SLAM问题
        2.2.2 基于粒子滤波的RBPF算法原理
        2.2.3 Gmapping算法
    2.3 设计环境地图
        2.3.1 常用的环境地图表示方法
        2.3.2 设计栅格地图
    2.4 本章小结
3 基于A*算法的单任务目标点路径规划研究
    3.1 A*算法在路径规划中的存在的问题
    3.2 加权检测A*算法
        3.2.1 改进评价函数
        3.2.2 优化生成路径
        3.2.3 单任务目标点路径规划流程
    3.3 仿真实验结果及分析
    3.4 本章小结
4 基于粒子群算法的多任务目标点路径规划研究
    4.1 粒子群算法在路径规划中存在的问题
    4.2 粒子群算法的改进
        4.2.1 交叉操作
        4.2.2 变异操作
        4.2.3 多任务目标点路径规划流程
    4.3 仿真实验结果及分析
    4.4 本章小结
5 图书馆服务机器人实验平台设计与实现
    5.1 图书馆服务机器人实验平台设计方案
    5.2 实验平台的硬件结构
        5.2.1 主控制模块
        5.2.2 激光雷达传感器
        5.2.3 Hibot移动底盘
    5.3 实验平台的软件系统
        5.3.1 环境地图构建功能包
        5.3.2 路径规划功能包
    5.4 实验平台的运动模型
        5.4.1 坐标系模型以及实验平台的位姿
        5.4.2 两轮差分运动模型
    5.5 实验平台的测试
        5.5.1 部署ROS分布式实验平台
        5.5.2 即时定位与地图构建的应用
        5.5.3 单任务目标点路径规划的应用
        5.5.4 多任务目标点路径规划的应用
        5.5.5 实验平台性能实验
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录 A:作者攻读硕士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：3762270