动机器人地图构建、探索及定位研究

《动机器人地图构建、探索及定位研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大连理工大学硕士学位论文自主移动机器人地图构建、探索及定位研究姓名：王玉峰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：潘学军20040301菇圭移蘩辊嚣^地图椽建、探索获定畿研究摘要本文主要研究基于不确定信怠的自主移动祝器入(AutonomousMobileRobot，AMR)弼对定位藉魏窝构建(SimultaneousLocalizationandMapBuilding，SLAM)戬及圭l蠹鹜探索簿靛(MapExploration，ME)阀题，鲁在椽建～个完整兹系统，嫠得瓠嚣人在完全未知结橡化环境下实现“完全是主”地图开发的能力。荫先，本文对不同

2、的测躐传感器进哥亍了比较，分毒斤了各种环境因素对激光测距仪的影响，表明将激光测距仪用于移动机器人的地图构建和定位研究具有独特的优势；同时对激光测距的距离和角度的标准偏差重新迸行了界定，并建立了激光传感器和里程计的漠差模型。程此基础上，从系统的角度对SLAM和ME的体系结构遗行了设计，采尉了盘上翻下的芡滔鼢层式缮构。蔟次，在国嫉积总结基{l誊存在的移动规器入阉爨定燕和地基橱建戆磷突方法的蓦戳上，本文提出了～黏新的基于概率模型的几何地图三步构建方法：改进强度疑方圈特{芷提取、加杈最小二乘法特征拟合和动态特征更新；线段特征协方差筑阵的计算实现了离散化，大大减少了

3、对存镌空间和计算量的要求。应用扩展卡尔曼滤波(ExtendedKalmanFilter,EKF)实现了机器人厘米级剃的高精度定位，并将定位结果应用于地图构建，从而狗成了完整的sLAM系统。动态和静态两种环境下的实验结架证疆，系统准确惶高丽且樊有较好弱实时牲和鲁棒缝，达剿了没计要求。针对地基探索导航的研究，本文阉述了基于几何地图进孬移动机器人地图探索导航茅Ⅱ其它导航研究的不同之处，按照全局目标规划、局部路径规划和实时避障三层进行了分别设计。在全局目标规划中，引入了“未知区域”的概念进行上屡的探索目标规划，在实现形式上则采用了“决策树”的数据模型；在局部路径规

4、划中，采用“子目标”和“圆弧轨迹”的办法兢戈《出了戳线段和圆弧筑成的探索路径，同时利用“矩形安全区域”对路径静安全萑遴行了验证；在实对遥障层，壹接采稻传感器原始数据稔造了“虚拟避蹲点”，莱鬟凝弧孰迹进行了避簿路经豹设计，扶恧保谖了捉器人在动态巧壤下熬安全性。关键谪：自奎移动机器入：激光潲距仪；葡时定位和地图构建；角度直方图：扩雕卡尔簧滤波；缝醋探索；菌弧轨述自主移动机器人地阁构建、撵索及定位研究Abstract强ispaperresearchesonSimultaneousLocalizationandM攀Building(SLAM)andMapExplo

5、ration(ME)ofAutonomousMobileRobots(AMR)basedonuncertaintyenvironmentalinformation，inordertobuildacompletesystemthatmakesrobotshavetheabili和ofautonomousmapdevelopmentincompleteunknownstructuralenvironment．First，thepapercomparesdifferentrangesensors，analysesinfectiononlaserrangefind

6、erofvariOUSenvironmentaifactorsandshowstheadvantagesoflaserrangefinderinm曲ilerobotresearch．Thepaperconceptstheuncertaintyofdistanceandanglesoflaserrangefinder,buildserrormodeloflaserrangefinderandodometer,anddesignsarchitectureofSLAMandMEusinglayerstructurefromuptodown．Then，afterb

7、ackwardglanceandsummaryofmethodsonmobilerobotSLAM，thispaperproposesanewthere—stepgeometrymapbuildingapproachbasedonprobabilitymodel：improvedanglehistogram，weightedleastsquarefittinganddynamicfeamreupdating．Calculationofline受ature’Scovariancematrixrealizesdiscretization，SOdecreases

8、thememoryandcomputeburden．Thepape