摘要
能够通过感知周围环境和物体来做出智能决策，从而自主移动的机器人被称为移动机器人。近30年来，移动机器人不断发展，已经在现实生活中逐步应用。尤其在民用和工业方面，其数量快速增加。但是当前移动机器人的发展还存在成本昂贵和ROS系统导航算法路径的弯折点和无用节点过多等问题，所以本文基于国产化的核心芯片和ROS机器人操作系统，设计开发成本和导航算法方面有所突破的移动机器人系统，实现SLAM建图和导航的功能。主要研究内容如下： 1.设计移动机器人系统： （1）设计机械结构，移动方案采用差分轮式结构，主动轮采用独立悬挂，减少系统震动，增加越障性能。（2）设计硬件电路，包含stm32电路板和电源模块电路板，硬件电路用于机器人的底层驱动和能源供给控制。（3）设计软件，包含移动机器人的上位机软件和下位机软件，实现移动机器人建图和导航的功能。 2.优化全局路径规划算法： （1）针对ROS的A*算法所得路径存在较多弯折点和无用节点的问题，开展降低节点数量和增强路线可行性的优化研究，通过增加路径节点评分环节来设计二次筛选A*算法。优化后的全局路径与原全局路径相比大幅降低了弯折点和无用节点的数量。（2）对优化前后的A*算法进行仿真，并对运行结果进行对比分析。 3.搭建移动机器人建图和导航测试实验平台，进行测试实验与评估：（1）开展Gmapping、Hector和Cartographer三种SLAM算法对比分析的研究，选取与本文移动机器人最适配的SLAM算法——Cartographer算法。基于Cartographer算法，建立导航测试所需的大面积栅格地图。（2）设计和开展导航测试实验，实验测试情景包含机器人直线运动、转弯运动和机器人在运动时遇到突然出现在行驶路线上的障碍物，测试结果表明移动机器人在测试过程中可以顺利的从起始点运动到目标点，且二次筛选A*算法可以更好的适配这些情况。
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