山东大学学报(工学版)

作者：周风余, 万方, 焦建成, 边钧健

单位：山东大学控制科学与工程学学院, 山东 济南 250061

关键词：自主充电,远程对接,近程对接,SLAM,路径规划,

基金：国家重点研发计划项目(2017YFB1302400);国家自然科学基金项目(617732400);山东省重大科技创新工程项目(2017CXGC0926);山东省重点研发计划(公益类专项)项目(2017GGX30133)

针对家庭陪护机器人电池容量有限,工作环不连续的问题,设计一种基于机器人操作系统(robot operating system, ROS)的家庭陪护机器人自主充电分级对接系统。采用卡尔曼滤波算法将编码器数据和惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)数据进行融合,同时结合激光雷达数据并基于Rao-Blackwellized粒子滤波即时定位与构图(simultaneous localization and mapping, SLAM)算法构建环境二维栅格地图;采用A*算法和动态窗口(dynamic window approach, DWA)算法进行全局路径规划和局部路径规划,使机器人行驶至充电站附近或所在房间;采用基于双重优先级的红外导航对接算法引导机器人驶向充电站,完成与充电站的精确对接。试验结果表明,该系统有效地解决了传统方法中充电距离有限的问题,并且具有较高的对接效率、成功率、准确度和环境普适性,完全满足家庭陪护机器人的充电需求,具有较好的应用价值。

来源：2019年第1期

《山东大学学报(工学版)》期刊编辑部

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