基于ROS的全向移动机器人系统设计

本文以四麦克纳姆轮全向移动机器人的系统为主要学术研究课题对象,分析和探讨设计基于 ros 的 2d 激光雷达自动定位导航系统。在 ros 自主开发的技术平台下,根据智能层次化、模块化的系统设计结构理念,建立了基于智能混合式和软硬件设计结构的智能全向移动式导航的全向移动机器人和本导航系统的整个技术总体设计规划理念和技术框架,进而初步搭建了本导航系统所有的需要设计涉及的全部系统数学设计模型。

首先,说明了课题研究的历史背景,介绍了国内外研究工作的现状以及全向移动机器人的研究意义。对本文全向移动机器人所使用到的概念进行了具有系统性的阐述。包括了 ros 系统的基本概念、麦克纳姆轮、传感器数据、坐标转化、 slam 算法及移动机器人的运动。并详细说明 ROS 系统的组成及功能。

其次讨论了里程量测算模型、 imu 数据模型、激光雷达模型等相关技术。对里程计与 IMU 测量模块工作原理进行了简要的阐述，同时对激光传感器的测距原理及数据处理进行了说明。其次分析说明了全向移动机器人的运动模型。

最后主要是对全向移动机器人总体设计框架进行了一个系统的解释介绍。同时说明了控制系统的软件框架,主要可以细化为上位机 ros 平台控制和下位机基础的底层控制。由此完成了整个基于 ros 的全向式移动机器人系统的设计,系统经过下位机直接地完成了各个传感器的数据采集和定位算法。并直接地实现与ros 系统各级电机之间的数据交互，同时对移动式电机的工作状态进行了控制。上位机 ros 系统将所接收的数据经粒子滤波 slam 算法,构建了一条全局路径,从而可以使四麦克纳姆轮全向移动机器人基于 ros 下完成了三个自由度的运动。
 

移动机器人技术经过不断的发展，代替