主动铰接式轮腿机器人规划与控制的快速算法研究
威廉·里德,澳大利亚野外机器人中心
本报告总结了主动铰接式轮腿漫游车的制导、导航和控制(GNC)软件的开发。火星模拟多模式穿越混合(猛犸)四足机器人是一个85公斤重的机器人,能够改变其足迹,爬过障碍物并重新配置其姿势,以满足传感和穿越目标。由于该车辆GNC问题的复杂性,需要一种高效的软件开发技术。为了满足这一要求,采用基于模型的设计在软件的可执行原型框架内快速开发和验证各个GNC算法。
讨论的主要软件组件包括执行器和传感器接口,用于独立控制11个自由度的运动学控制器,各种定位和映射方案的融合,以及用于规划通过漫游者复杂构型空间的有效路径的运动规划器。
RGB-D华硕Xtion传感器用于同时定位和映射(SLAM),使用机器人操作系统(ROS)实现,并与机器人系统工具箱™接口。讨论了漫游车执行SLAM的各种遍历结果。此外,总结了惯性测量单元数据、车轮里程计数据和激光测距仪数据融合到定位方案中的方法。
采用递推运动学传播方法建立了猛犸漫游车的运动学模型。该模型表达了独立驱动点和依赖驱动点之间的关系。演示了漫游车在模拟和火星模拟地形中驾驶其11个自由度。
最后讨论的主题是所使用的运动规划方案。利用开放运动规划库(Open Motion Planning Library, OMPL)和MATLAB中生成的运动学c++代码生成可行且高效的路径。运动规划演示了各种模拟具有挑战性的行星模拟环境。
MATLAB®和仿真软金宝app件®已被用于促进在软件在循环、硬件在循环和完全部署的开发环境中这些单独组件的集成和验证。一个例子工作流程的开发积极铰接悬挂技术,以保持一个恒定的身体姿势,因为漫游者穿越崎岖的地形是总结,以突出每个开发环境是如何利用。
由此产生的软件能够展示一种新型行星漫游者探索平台的全部功能。介绍了自主主动铰接悬架试验和自主挖掘任务的结果。这项工作的核心贡献是一个复杂的机器人系统的快速软件开发工作流程的演示。
录制时间:2016年5月24日
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