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随着城市轨道交通建设进入高速发展阶段,对于地铁等轨道交通的检测作业标准也不断提高。我国在轨道连接件等的检测方法研究方面取得了较快的发展,但是对于小型检测装备行走的智能化仍然不足。轨道连接件检测效率、检测精度、作业人员的安全与小型检测装备行走的智能化有着密切联系。因此在本课题组内机器人机械平台的研发基础上,研究轨道连接件检测机器人的控制与定位算法,对于促进我国地铁轨道连接件检测具有很重要的意义。首先,本文对机器人的控制与定位展开总体设计,通过对地铁隧道环境与课题组内已完成的机器人结构分析,提出了机器人控制与定位的功能需求。在此基础上,设计了机器人作业流程,同时对控制与定位的架构进行设计,并设计了相应的组成框架。为顺利展开研究,进一步制定了整体实现的技术路线。在控制方面,针对机器人的作业环境,展开机器人控制策略的研究,分别制定了控制的优先级、启停控制策略及安全防护机制。在控制策略基础上设计了控制算法,进一步,对控制相关的软硬件进行了选型与设计,经算法调试与验证后实现了机器人的速度闭环控制。同时,对机器人的远程控制框架进行设计,结合ROS实现远程通信。在定位方面,本文对机器人定位环境进行分析后,提出了机器人的定位区间、定位坐标系与位置坐标表达方式。对定位方法展开研究,选用编码器与惯性测量单元进行数据融合,获得了相对定位的最优估计值;对轨枕定位原理进行阐释,提出了轨枕计数算法,并验证了其作为绝对定位的有效性。针对轨枕定位不足,通过里程与轨枕间距的关系进行数据融合,对轨枕计数与里程进行修正,获得机器人的准确定位信息。最后,对机器人的控制与定位系统进行整合,在控制平台上对定位与控制进行软硬件集成。在1:1全比例模拟隧道内进行进行定位与控制的综合测试,在深圳地铁9号线上了进行轨枕定位测试与速度控制测试。经测试,证明了机器人控制与定位技术满足设计要求。