基于实时栅格法的多机器人协作建图.pdf

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1、2014年2月机床与液压Feb．2014第42卷第3期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．03．007基于实时栅格法的多机器人协作建图王曙光，唐浩漾(西安邮电大学自动化学院，陕西西安710121)摘要：针对多机器人协作建立空间地图的问题，提出一种实时栅格法，通过控制机器人的编队，在探索环境的过程中，实时生成栅格地图，并标示出障碍的位置。机器人之间采用定向红外测距和无线通信技术保持多机器人的编队形态，同时划分栅格区域。用领导一跟随法和VHF+避障法控制编队绕过障碍。论证了该方法的基本原理及可

2、行性，在InnoSTAR机器人平台上验证了该方法的有效性。该方法计算简单，占用存储空间小，可以使用简单廉价的传感器在小型机器人上实现，但必须要精确控制机器人编队的相对位置。关键词：实时栅格法；多机器人；建图；编队中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)3—024—3Multi·robotCollaborationMappingBasedonReal—TimeGridMethodWANGShuguang，TANGHaoyang(SehoolofAutomation，Xi’anUniversityofPost&Telecommunications，Xi

3、’anShaanxi710121，China)Abstract：Aimingattheproblemofmulti—robotcollaborationmapping。areal—timegridmethodwasproposed．Gridmapwasere—atedduringexplorationthroughcontrollingrobotformations，andtheobstaclewaslocated．Usingwirelesscommunicationanddirection—alinfraredrangingtechnology，thefleetformationw

4、asmaintained，gridareawasdividedatthesametime．Adaptingleader—followingmethodandVHF+obstacleavoidancemethod，theformationwascontrolledtoroundobstacle．Theprincipleandfeasibilityofthemethodweredemonstrated．TheeffectivenessofthemethodwasverifiedwithInnoSTARrobot．Thismethodhassimplecalculation，anditoc

5、cupieslessstoragespace，canberealizedonsmallrobotwithsimplesensors，buttherelativepositionoftherobotfleetmustbecontrolled．Keywords：Real—timegridmethod；Multi—robot；Mapping；Formation用于协作定位、环境探索、地图构建的分布式多独立探索，最后把局部地图融合成全局地图。而实时智能体系统成为研究的热点。多机器人同步定位栅格法，栅格的划分是由机器人编队直接完成的，栅与地图构建(SLAM)要解决控制结构、协作模式、格也不再局

6、限于正方形。局部子地图融为全局地图的融合算法等问题。栅格地在机器人编队区图是一种比较成功的地图标示方法，它简单、易扩域内，如果有障碍物展。二维栅格地图是把环境分割成若干正方形小区的话，会遮挡机器人域，即栅格，被障碍物占据的栅格赋值为1，无障之间的“视线”，可以碍物的栅格赋值为0。但栅格地图需要较大的存储空认为，被挡住的视线间，定位时计算量也很大。目前机器人对环境的探两侧的区域内存在障测，往往用激光雷达、GPS定位仪等昂贵的传感器。碍物，而未被遮挡的文中提出一种实时栅格建图方法，依靠多机器人编视线所围成的区域无队，进行定位建图，使用简单的传感器即可实时生成障碍。如果机器人自地图，不需要

7、局部地图融合的过程，减少了计算量和身的位置已知，根据遮挡视线的情况，可图1实时栅格法示意图存储空间。1实时栅格法基本原理以按照栅格法的原理确定障碍物的位置。假设有、1．1原理B、C、D4个机器人，排成正方形，如图1所示。x传统的栅格法，最初用于单个机器人建图，后来部分为障碍物。推广到多机器人协作，也只是各自划分一个小区域，在图1所示情况下，机器人之问的视线“B—C”收稿Et期：2013—01—26基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(2011JM8003)