基于ROS的服務(wù)機器人關(guān)鍵技術(shù)研究與實現(xiàn)

孫弋 張松

摘? 要： 針對服務(wù)機器人服務(wù)業(yè)務(wù)的無監(jiān)督實現(xiàn)問題，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于ROS（機器人操作系統(tǒng)）的智能服務(wù)機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括管理中心、機器人本體和客戶端，采用基于ROS系統(tǒng)的node節(jié)點分布式架構(gòu)。管理中心由服務(wù)器組成，管理中心是任務(wù)管理與執(zhí)行調(diào)度的核心組成部分，負責(zé)對系統(tǒng)內(nèi)各種資源進行管理和調(diào)度，機器人本體使用高性能核心處理器搭載環(huán)境傳感器，通過基于EKF（擴展卡爾曼濾波）的SLAM算法解決移動機器人導(dǎo)航問題，客戶端與機器人本體的信息交互采用基于rosbridge的節(jié)點通信技術(shù)。機器人系統(tǒng)通過語音交互技術(shù)實現(xiàn)了語音自主導(dǎo)航。本設(shè)計在實驗室環(huán)境采用Turtlebot機器人進行實際測試，測試結(jié)果表明本方案可以初步實現(xiàn)機器人基礎(chǔ)服務(wù)場景中的自主定位與導(dǎo)航及語音控制功能。

關(guān)鍵詞： ROS;自主導(dǎo)航;服務(wù)機器人;人機交互

【Abstract】： Aiming at the unsupervised implementation of service robot service business， an intelligent service robot system based on ROS （Robot Operating System） is designed and implemented. The system includes management center， robot ontology and client， and adopts node node distributed architecture based on ROS system. Robot ontology uses high-performance core processor to carry environmental sensors. SLAM algorithm based on EKF （Extended Kalman Filter） is used to solve the navigation problem of mobile robots. Rosbridge-based node communication technology is used for information interaction between client and robot ontology. Robot system realizes speech autonomous navigation through voice interaction technology. The design uses Turtlebot robot to test in the laboratory environment. The test results show that the scheme can initially realize autonomous positioning， navigation and voice control functions in the basic service scenario of the robot.

【Key words】： ROS; Autonomous navigation; Service robot; Human-computer interaction

0? 引言

隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)機器人在服務(wù)行業(yè)開始得到廣泛應(yīng)用，服務(wù)機器人成為節(jié)約人力和經(jīng)濟成本，解決老齡人口護理等方面的一種可行方案[1]，服務(wù)機器人在特定場景下的應(yīng)用成為當(dāng)前機器人應(yīng)用研究領(lǐng)域的難點和重點，美國卡耐基梅隆大學(xué)與Intel公司共同研制出助老助殘的服務(wù)機器人，可以完成擺放桌椅、端茶端菜等基本的日常生活服務(wù)[2]，文獻[3]研制的Care-O-bot4機器人為應(yīng)對多樣性的環(huán)境而采用了模塊化設(shè)計，通過自身的攜帶傳感器識別特定人員的手勢或者語音來完成相應(yīng)的指定任務(wù)。……