基于激光点云的爬壁机器人越障规划方法研究

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2、文中己注明引用的内容外论文不包含任何其他个人或，本集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重耍贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。苗作者（签字）：日期：少年３月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即；沈阳理工大学有权保留并向闻家有关部口或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工大学可将学１位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾采用影

3、印、缩印或其它复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：式导签名：指教师日：日：期八期．／《产人３＃分类号：TP242密级：ＵＤＣ：600编号：工学硕士学位论文基于激光点云的爬壁机器人越障规划方法研究硕士研究生：孙金云指导教师：姜静副教授姜勇副研究员学科、专业：控制工程沈阳理工大学2016年3月分类号：TP242密级：ＵＤＣ：600编号：工学硕士学位论文基于激光点云的爬壁机器人越障规划方法研究硕士研究生：孙金云指导教师：姜静副教授姜勇副研究员学位级别

4、：工学硕士学科、专业：控制工程所在单位：沈阳理工大学论文提交日期：2015年12月8日论文答辩日期：2016年3月10日学位授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:TP242U.D.C:600AThesisfortheDegreeofEngineeringResearchonObstacleNegotiationPlanningofWallClimbingRobotBasedonLaserPointCloudCandidate:SunJinyunSupervisor:A.P.JiangJingA

5、.P.JiangYongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ControlEngineeringDateofSubmission:December，2015DateofExamination:March，2016University:ShenyangLigongUniversity摘要近年来，随着人们对生命财产安全要求的意识增强，航空安全问题得到了人们的广泛关注，具有运动速度快、运动稳定、反应灵活的爬壁机器人在飞机蒙皮检测和反劫机的反恐任务中具

6、有广阔的应用前景。在飞机蒙皮检测应用中它能够减少操作人员的劳动强度，提高故障检出率；在反劫机的应用中，它能够最大限度的保证反恐人员的安全。本课题得到国家“863”计划项目“飞机壁面爬行探测机器人”（课题编号：2009AA04Z2171）和国家自然科学基金项目“飞机蒙皮检测机器人热力转换与振动的映射机理与实验研究”（课题编号：61179049）的支持。本文针对基于激光点云的爬壁机器人越障规划方法展开研究工作。主要包括以下四个方面的内容：第一，为实现爬壁机器人平稳的、快速的在飞机蒙皮表面运动，结合实际样机对控制器小尺寸、

7、低功耗和轻量化的要求，确定爬壁机器人控制器具体设计方案。详细介绍了主控芯片选型、系统的硬件设计方案及主控制芯片的资源分配情况。并结合硬件电路详细说明新型轮足复合式爬壁机器人的硬件系统的各个部分的详细设计内容。第二，针对爬壁机器人自主越障的需求，结合爬壁机器人的工作环境，提出了利用二维激光测距仪实现爬壁机器人运动环境建模。搭建了三维激光扫描系统，在上位机上验证所提出的基于点云矩阵的三角网格构建算法的正确性。利用三角平面法向量聚类算法对激光点云数据边界特征信息的提取，并利用均方差对结果进一步处理，提取出更为精确的环境边界

8、特征信息，实现环境建模。第三，分析了为实现爬壁机器人能够顺利越障，爬壁机器人应该执行的运动模式。明确了先执行轮式运动模式后执行双足运动模式的策略完成爬壁机器人的越障任务。重点分析了爬壁机器人在轮式运动下的模糊控制器的设计。通过爬壁机器人在轮式运动模式下的运动学方程结合爬壁机器人在飞机壁面可能的运动状况设计出爬壁机器人的模糊控制器。第四，本文中的