基于激光雷达的室内移动机器人自主导航与行人跟踪研究

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1、工程硕士学位论文基于激光雷达的室内移动机器人自主导航与行人跟踪研究作者姓名郑灿涛工程领域控制工程校内指导教师田联房教授校外指导教师魏维高级工程师所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2018年3月ResearchonAutonomousNavigationandPedestrianTrackingofIndoorMobileRobotBasedonLaserLidarADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhengCanTaoSupervisor：Prof.TianLianFangSou

2、thChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP242学校代号：10561学号：201521013450华南理工大学硕士学位论文基于激光雷达的室内移动机器人自主导航与行人跟踪研究作者姓名：郑灿涛指导教师姓名、职称：田联房教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：控制工程论文形式：□产品研发□工程设计□√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：机电一体化论文提交日期：2018年3月20日论文答辩日期：2018年3月21日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：狄狰委员：莫鸿强

3、王孝洪杜启亮田联房隼南理工大学学位稔文原全J性声明本人邦重声明:所呈交的稔文是本人在尋帰的指早下独立遊行研究所取得的研究成果。除了文中特男」加以林注弓1用的内容外,本稔文不包含任何其他今人或集体己笙友表或撰写的成果作品。対本文的研究倣出重要貢献的今人和集体,均己在文中以明碗方式林明。本人完全意沢到本声明的法律后果由本人承担。作者壼名:4油★日期:ν18年5月)と日学位稔文版杖使用授杖事本学位沿文作者完全了解学校有夫保留、使用学位稔文的規定,風「:研究生在校攻減学位期同沿文工作的知沢声枚単位属隼南理工大学。学校有「枚保存井向国家有美部可或机杓送交稔文的隻印

4、件和屯子版,允浄学位沿文被査同(除在保密期内的保密沿文外);学校可以公布学位稔文的全部或部分内容,可以允浄采用影印、姉印或其t隻制手段保存、ツ[編学位沿文。本人屯子文梢的内容和条反沿文的内容相一致。本学位沿文属千:□保密,(校保密委員会常υ捗密学位吋同:__年_月_日)千年月日解密后道用本授杖弔。日不保密,同意在校国同上友布,供校内帰生和与学校有共享切波的単位波J覧;同意将本人学位沿文提交中国学木期刊(光盈版)屯子余志社全文出版和編入CNKI《中国知沢資源恵庫》,倍播学位稔文的全部或部分内容。(清在以上相庇方枢内打“V")日期:乃18・3、Σ≧日期:洸僣

5、.`、Σ>屯子由「箱:摘要21世纪以来，人工智能逐渐走上科技前沿的舞台，人类对机器人的研究逐渐趋向智能化。室内移动机器人是智能机器人的一个重要研究方向，而机器人的自主导航和行人检测跟踪是室内移动机器人的重要功能体现，是其执行其他任务的前提。研究室内移动机器人的自主导航和行人检测跟踪具有重要的意义。本文以室内移动机器人为应用背景，首先给出了室内移动机器人的整体设计方案。通过对SLAM问题的描述，分析常见的SLAM问题解决方法，提出基于改进的RBPF的SLAM算法gmapping作为本课题的建图和定位方法，对算法的扫描匹配评分和粒子数进行仿真实验，得出了适应

6、本课题环境的参数。第二，研究了室内移动机器人的自主导航技术，通过对比多种机器人路径规划算法的优缺点，对启发式的全局路径规划算法进行分析，根据传统Dijkstra和A*算法的优缺点，提出基于改进的估价方法的A*算法作为全局路径规划算法，并在MATLAB中进行仿真，改善了传统A*算法规划的路径转折点多的缺点。根据室内环境复杂、障碍物多的特点，提出了基于DWA动态窗口算法的局部路径规划方法，并对DWA算法的评价函数的参数选择进行仿真实验。第三，对基于激光雷达的行人检测跟踪进行研究，提出了基于层次聚类算法的数据聚类和环境分割方法，并对该方法进行仿真，确定最佳参数

7、。根据基于激光雷达的2D数据的信息少的缺点，提出了一种基于行人双腿模型的行人检测特征，实现在室内复杂环境下的行人检测。利用卡尔曼滤波器对行人检测结果进行了跟踪，并根据机器人对行人跟随的要求，锁定跟踪的目标，实现了机器人对行人的自动跟随。最后，根据本文提出的方法，在双轮移动机器人平台上进行实验，在ROS机器人操作系统当中实现了本文提出的方法，并进行了相应实验，验证本文提出的方法的可行性。实验结果表明，机器人实现了对未知环境的建图，并实现了在室内环境下的自主导航和避障，实现了对行人的检测和跟踪，本文提出的方法，达到了预期的效果，具有一定的实际应用价值。关键词

8、：SLAM；导航；A*算法；DWA算法；行人检测跟踪；IAbstractSinc