基于激光雷达的室内机器人slam研究

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1、硕士学位论文基于激光雷达的室内机器人SLAM研究作者姓名李昀泽学科专业检测技术与自动化装置指导教师刘富春所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2016年6月ResearchonSLAMofIndoorRobotBasedonLIDARADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiYunzeSupervisor：LiuFuchunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP24

2、学校代号：10561学号：201320112460华南理工大学硕士学位论文基于激光雷达的室内机器人SLAM研究作者姓名：李昀泽指导教师姓名、职称：刘富春副教授申请学位级别：硕士学科专业名称：检测技术与自动化装置研究方向：嵌入式技术与应用论文提交日期：2016年6月7日论文答辩日期：2016年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2016年6月30日答辩委员会成员：主席：葛琳委员：裴海龙魏武谢巍娄全胜摘要近年来，随着人工智能成为各领域的热点研究方向，作为人工智能典型代表的机器人研究也进入新的

3、热潮。作为高智能的机器人，能自主地对环境进行辨识和自定位，从而能够进行自主移动、判断和行为，是智能化的重要基础与标志。因此移动机器人的同时定位与地图构建(SimultaneousLocalizationandMapping,SLAM)是一项重要的研究课题。本文使用激光雷达和里程计作为主要的传感器，以双轮自平衡机器人作为研究和实验平台，研究了在未知环境中机器人位姿未知的情况下的SLAM方法。主要工作如下：首先，介绍了环境信息的表达方式和机器人不同的自定位方法。针对构建几何特征地图过程中，对激光雷达扫描

4、点进行区域划分的动态阈值的确定问题，本文结合本课题使用的激光雷达RPLIDAR的特性，分析并提出了具体的区域分割的动态阈值，从而使得激光扫描点的区域划分更加合理。为了提高SLAM过程的鲁棒性，使用正则化以后的带重采样的序贯重要性采样粒子滤波器RPF作为定位算法。并针对传统的MCL概率框架下难以加入辅助信息的情况，利用几何特征地图匹配定位精确的特性，使用几何匹配定位结果用以改进RPF的重要性密度函数。并基于Rao-Blackwellization思想，提出改进的RBPF-SLAM。通过仿真证明了改进的

5、RBPF-SLAM相对于传统的RBPF-SLAM具有更好的性能。最后，本文通过使用不同分布初始化粒子，进行SLAM实验，验证了改进的RBPF-SLAM的有效性和可靠性。关键词：同时定位与地图构建；激光雷达；机器人；粒子滤波器AbstractInrecentyears,sincetheartificialintelligencebecomeshotresearchdirectioninvariousfields,theresearchofrobot,whichistypicalrepresentati

6、veoftheartificialintelligence,hasalsowelcomeanewupsurge.Asahighintellectualrobot,theabilitytoidentifytheenvironmentandtoself-locatesoastomove,judgeandbehavebyitself,isthefoundationandmarkofintellectualization.Therefore,theSimultaneousLocalizationandMap

7、ping(SLAM)ofmobilerobotisasignificantresearchtask.LIDARandodometryareusedasthemainsensorsinthispaper,withthetwo-wheeledself-balancingrobotastheresearchandexperimentplatform,thistopichasresearchedthewaytoSLAMwhentherobotisinunfamiliarenvironmentwithunce

8、rtainpositionandorientation.Firstly,thispaperhasintroducedthemothodsofenvironmentinformationexpressionandthedifferentwaysofrobot’sself-localization.OntheissueofsettingthedynamicthresholdvaluetozonetheLIDARscanningpointsintheprocessofcon