基于组合策略自主机器人定位技术的研究

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1、中图分类号：TP242.6密级：公开UDC：621单位代码：10460基于组合策略的自主机器人定位技术研究LocalizationTechnologyofAutonomousRobotBasedonCombinedStrategy申请人姓名苏金文学位类别工学硕士机电一体化及专业名称机械工程研究方向电机系统控制导师吕鲲职称教授提交日期2012.4答辩日期2012.6河南理工大学万方数据河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：基于组合策略的自主机器人定位技术研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致

2、谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学

3、位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据致谢时光荏苒，三年的硕士学习生活即将落下帷幕，三年的时光让我既学得了专业知识，也让我对问题的研究有了系统的认识，理论和实践的能力得到了提高，受益匪浅。所有这些的获得与我所得到的帮助和关怀是分不开的，在此，我要向他们表示诚挚的谢意。首先，我要感谢我的导师吕鲲教授和陈西平教授，感谢他们为我提供了良好的学习环境和对我生活上的无私关怀与帮助。他们为人谦和、平易近人、知识渊博、治学严谨，这些对我在今后工作、生活中将产生积极的影响。在论文的写作过程中，他们认真批改，提出了许多宝贵意见，提升了我的专

4、业知识和写作能力，借此表示衷心的感谢。再者，我要感谢师兄李良先、同窗肖彦民对我在论文写作中提供的中肯意见，感谢师弟袁扬、黄巍、石艳峰、郭东在生活中的帮助，因为他们，我拥有了良好的学习和生活环境，在这样一个团队中，我感到无比荣幸，衷心祝愿他们在今后的学习和工作中一帆风顺。还有，我要感谢我的家人，家是我坚强的后盾，因为他们，让我更有信心与勇气，不畏困难，一步一步朝着自己的理想迈进，衷心祝愿家人幸福、健康、快乐。万方数据摘要足球机器人比赛中，定位是指机器人必须通过内、外部传感器确定自身所在工作环境的精确位置。本文以中型组自主足球机器人系统为研究平台，对机器人基于组

5、合策略的定位技术进行了研究，主要涉及绝对定位和相对定位的结合，即当机器人在初始位姿未知及行进过程中失去自身位姿时采用绝对定位，机器人恢复自身位姿后改用相对定位。同时提出了定位失效准则，以实现绝对定位与相对定位的相互转换和统一。具体工作如下：1、分析了环境模型的多种表示方法,采用中值滤波对图像信息进行了降噪处理，并对摄像机进行了距离函数和角度函数的标定；2、分析了粒子滤波的缺点，在绝对定位中采用神经网络对其缺点进行改进，通过Matlab对该算法的仿真，证明改进后的粒子能够更好的逼近后验概率密度，使得绝对定位更为准确；3、相对定位中采用基于里程计和电子罗盘信息的

6、定位方法，对足球机器人差速运动和全向运动模型进行了推理。通过实验，验证了基于里程计和电子罗盘信息进行相对定位在一定距离范围内的可行性；4、针对里程计累积误差导致的定位失效问题，提出了定位失效准则，包括白线提取、校正和匹配，以及失效阈值的设定；研究表明，机器人采用粒子滤波－神经网络的绝对定位方法，定位平均误差在10cm以内，随后采用的基于里程计和电子罗盘的相对定位方法，在干扰小的情况下，误差基本保证在5cm以内，能够实现足球机器人的有效定位。关键词：定位；神经网络；粒子滤波；里程计；电子罗盘；失效准则I万方数据AbstractInthecompetitiono

7、fsoccerrobot,therobotmustdetermineitsprecisepositionthroughitsinternalandexternalsensors.Inthispaper,wetaketheautonomousrobotsoccersystemofmedium-sizedgroupasaresearchplatformtostudythelocalizationtechnologybasedonthecombinedstrategy,whichismainlyrelatedtothecombinationofabsolutean

8、drelativelocalization,that