主动关节腿上轮机器人规划与控制的快速算法开发
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腿上轮探测车的制导、导航和控制(GNC)软件的开发。火星模拟多模式穿越混合(MAMMOTH)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,并重新配置其姿态,以满足传感和可穿越目标。由于该飞行器GNC问题的复杂性,需要一种高效软件开发的技术。为了满足这一要求,采用了基于模型的设计(Model-Based Design),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,各种本地化和映射方案的融合,以及用于规划通过漫游者复杂配置空间的有效路径的运动规划器。
用于同步定位和测绘(SLAM)的RGB-D华硕Xtion传感器使用机器人操作系统(ROS)实现,并与机器人系统工具箱™接口。讨论了漫游者执行SLAM的各种遍历的结果。此外,还总结了将惯性测量单元数据、车轮里程计和激光测距仪数据融合到定位方案中的情况。
利用递归运动学传播方法建立了MAMMOTH探测车的运动学模型。该模型表达了驱动的独立驱动点和独立驱动点之间的关系。提供了漫游者在模拟和火星模拟地形中驾驶其11个自由度的演示。
最后讨论的主题是所使用的运动规划方案。开放式运动规划库(OMPL)与MATLAB中生成的运动学c++代码一起使用,生成可行高效的路径。运动规划在各种模拟的具有挑战性的行星模拟环境中进行演示。
MATLAB®和仿真软件®已用于促进软件在环、硬件在环和完全部署的开发环境中这些单独组件的集成和验证。本文总结了一个主动铰接悬挂技术的开发工作流程示例,该技术在漫游者穿越粗糙地形时保持恒定的身体姿态,以强调如何利用每个开发环境。
由此产生的软件已经实现了一种新颖的行星漫游者探索平台的全部功能的演示。给出了自主主动铰接悬挂试验和自主挖掘任务的结果。这项工作的核心贡献是演示了复杂机器人系统的快速软件开发工作流。
录制时间:2016年5月24日
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