家庭服务机器人智能空间若干问题的研究

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1、国内图书分类号：TP242.6学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文家庭服务机器人智能空间若干问题研究硕士研究生：李鹏导师：杨名利教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP242.6Schoolcodes:10213UDC:681.5Degreeofsecrets:opennessDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSEVERALTECHNOLOGIESOFHO

2、MESERVICEMOBILEROBOTININTELLIGENTSPACECandidate：LiPengSupervisor：Prof.YangMingliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringControlScienceSpeciality：andEngineeringAffiliation：SchoolofInformationScienceandEngineeringDateofDefence：June,2011Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnol

3、ogy哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要为了实现移动机器人对家庭环境地图构建和自身的精确定位，利用智能空间的概念，可以将移动机器人同环境中的各种设备进行无线互连，扩展了移动机器人的感知能力，通过智能空间中的设备计算移动机器人携带传感器采集到的数据，减轻了移动机器人的负担。本文旨在以家庭环境为背景，构建智能空间，使得机器人能够快速准确地完成环境地图的构建和自身的精确定位。并在此前提下，进行路径规划，使移动机器人完成各项服务。主要研究内容如下：首先，给出了研究服务机器人的意义，介绍了智能空间这一新兴概念，并给出了智能空间构建的基本技术要求。在构建的智能空间下，利用图像处理的方法，得

4、到二维环境地图。其次，对移动机器人的同时定位与建图技术进行了介绍，论述了该技术应用过程中所遇到的一些难点，给出了扩展卡尔曼滤波方法和Rao-Blackwellised粒子滤波方法解决移动机器人同时定位与建图的一般过程，通过将机器人同时定位与建图过程与智能空间技术相结合，采用了一种混合式的同时定位与建图方法，结合了Rao-Blackwellised粒子滤波和扩展卡尔曼滤波方法的优点，避免了两种方法的缺点，利用Rao-Blackwellised粒子滤波进行局部地图的创建，然后融合到全局地图中，通过与扩展卡尔曼滤波方法的仿真结果进行比较。最后，在智能空间构建地图的前提下，采用了人工势

5、场法进行路径规划。该方法具有反应速度快，安全可靠的优点，可以保证移动机器人在环境中每个坐标点都有对应的运动方向，在家庭环境中，具有一定应用价值。关键词：智能空间；移动机器人；同时定位与建图；路径规划-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInordertomakethemobilerobotmappingandlocateitselfmoreaccuracy,intelligentspaceshouldhaveflexibilityandscalabilitysothatthemobilerobotcannavigateeasier.Thispaperismainl

6、yaimingathomeenvironmentthatisadynamicandnon-structured.Wecantreatthelabasahome,basedonthelab,forthemobilerobot,therearesometechnologiesresearchedintheintelligentspaceasfollows:Firstofall,thispaperintroducedthebackgroundofresarchandtheconceptofintelligentspace,gavethereserchstatusathomeandab

7、roadinrecentyears.Besides,usingtheintelligentspacetechnologies,wepresentthathowtostructuretheintelligentsapceandgivethebasicelements.Basedonit,wecangetthe2denvironmentmap.Second,intheintelligentspace,mobilerobotfirstneedstoknowthemap,thenbasedonthe