随着餐饮业与机器人行业的不断发展,越来越多的餐厅选择无人送餐机器人来代替人工进行送餐服务,但在我国高铁上依旧是人工进行送餐。根据这一现状,本项目设计开发了高铁环境下自主送餐机器人,其能够代替服务人员完成枯燥耗时的送餐工作,并且可以节省用人成本。本文主要对该送餐机器人定位与导航技术展开研究,设计了无线定位与视觉定位相结合的定位导航系统。论文主要内容如下:1、设计了高铁送餐机器人定位与导航系统方案。对高铁送餐机器人定位与导航系统进行需求分析,将系统划分为自主定位模块和路径规划模块。结合高铁车厢内实际环境与定位精度需求,定位模块选择基于无线技术的高铁车厢内定位、基于视觉的高铁车厢号定位的方案;结合最优路径和实时避障需求,路径规划模块选择基于全局路径规划与局部路径规划相融合的设计方法。2、完成了对基于接收信号强度值测距的高铁车厢内无线定位技术的研究。针对实际环境下无线信号接收器接收到的信号强度会受到噪声和障碍物干扰的问题,本文评估对比了高斯滤波算法和卡尔曼滤波算法在无线信号滤波中的效果,实验表明,卡尔曼滤波算法处理后的数据能更准确反映实际信号强度;其次,针对实际环境下三边定位算法求解目标点位置坐标精度较低的问题,本文提出了一种改进的加权质心定位算法,该算法充分利用信号强度和相对距离信息,并在已有的加权质心算法上进行两次加权计算。最后,通过实验结果验证了所提算法的有效性。3、针对高铁车厢号定位问题,设计了基于光学字符识别的技术方案。首先,考虑到高铁LED显示屏图像会受到噪声干扰等问题,本文完成了对图像灰度化、滤波和图像增强等预处理工作;其次,在预处理图片的基础上完成对LED信息框区域的定位与字符分割工作;接着针对传统的字符模板匹配方法存在速度较慢的缺陷,本文提出了一种改进的字符匹配算法,该算法根据字符的特点将字符进行划分,按顺序对特征进行抽取。最后,通过实验结果验证了所提算法的有效性。4、为解决最优路径和避障问题,设计了以全局路径规划与局部路径规划相融合的总体方案,其中选用A*算法作为全局路径规划算法,选择动态窗法作为局部路径规划算法。其次,针对动态窗法中将移动机器人视为一个质点这一缺陷,提出了对环境障碍物进行边缘扩展的方法。最后,通过实验验证本系统路径规划方案的有效性。