【摘 要】
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自主导航作为移动机器人实现自主化的重要标志,统一实现了机器人自主定位、路径规划和运动控制这三项技术,从而使得机器人能在特定环境中,朝指定目标进行自主无碰撞移动[1]。由于环境的复杂性和不确定性,需要机器人在自主导航过程中能够达到运行轨迹平滑、导航成功率高、系统鲁棒性强的要求。本文以室内移动机器人的自主导航功能作为研究背景,并以ROS（Robot Operating System,机器人操作系统）导
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自主导航作为移动机器人实现自主化的重要标志,统一实现了机器人自主定位、路径规划和运动控制这三项技术,从而使得机器人能在特定环境中,朝指定目标进行自主无碰撞移动[1]。由于环境的复杂性和不确定性,需要机器人在自主导航过程中能够达到运行轨迹平滑、导航成功率高、系统鲁棒性强的要求。本文以室内移动机器人的自主导航功能作为研究背景,并以ROS（Robot Operating System,机器人操作系统）导航系统和路径规划作为关注点,针对机器人导航运动中出现的运行轨迹不平滑以及在复杂环境下容易导航失败这两个问题,做出如下工作:（1）对ROS的系统构架进行深度分析,并针对ROS导航系统中的Navigation框架工作在复杂环境下导航成功率不高的问题,提出一种融合初始运动的多状态转换导航框架,提升机器人在高速运动状态下运行的鲁棒性。（2）在全局路径规划中,利用三次样条插值法（Cubic Spline Interpolation）对A*算法的规划轨迹进行优化处理,提升了轨迹的全局平滑性;在局部路径规划中,针对传统动态窗口法所规划轨迹无法平滑通过高密度障碍物区域的问题,提出一种基于动态速度权值的自适应动态窗口算法,使机器人能够根据周围障碍物的密集度信息,动态调整速度权值,提升了机器人面对高密度障碍物区域的通过性和运行轨迹的平滑性。（3）结合以上研究内容,设计移动机器人自主导航系统进行仿真测试,并以RIA-E100平台作为功能实现载体,完成了移动机器自主导航功能的最终实现。最后,将ROS导航系统与本文系统在不同环境下进行对比测试,验证了本文系统在导航成功率和运行时间方面的优势。
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