移动机器人室内实时地图的构建和自主导航

“大连理工大学” 2011

孙玉良

[摘要]: 移动机器人的自主导航是移动机器人研究领域中的一个热门问题. 服务机器人作为移动机器人的重要分类，不仅需要掌握环境信息，还需要准确定位自身. 本文主要研究服务机器人的室内实时地图构建和自主导航. 本文首先介绍了移动机器人的研究现状和研究热点，并对机器人平台及其安装的传感器进行了比较和分析. 不仅系统地描述了使用的Pioneer-3DX移动机器人以及基于ARIA软件系统的任务控制和管理，而且还描​​述了该机器人的C / S通信体系结构以及该移动机器人在室内自主导航中使用的不同地图构造. 该方法的优缺点. 从服务机器人的角度出发，提出移动机器人在环境中构建拓扑图，并根据拓扑节点的特征简单地定位在走廊环境中. 确定可扩展的主要节点，即房间，并在机器人进入房间后，使用实时地图构造方法构造先验地图，观察房间并在窗口中选择开放区域的中心点. 在房间内，机器人走到中心点进行全局扫描，然后进行扫描. 激光数据点被网格划分，划分后的网格点被加权最小二乘以进行拟合优化，并且网格点可以代表整体轮廓. 环境被提取为先验地图. 在构造了先验图之后，移动机器人基于该先验图对每个定位周期中收集的激光数据点执行MbICP（基于度量的迭代最近点）匹配，并将匹配结果用作通过EKF（扩展卡尔曼滤波器）进行的观察）过滤算法可以定位机器人. 结合了用于角度校正的MbICP匹配算法和用于高斯噪声滤波的EKF滤波算法的优点. 本文中的实验基于Pioneer-3DX移动机器人平台和LMS200激光测距仪. 通过准备的地图构建和自主导航系统获得了一系列实验结果和数据. 经过分析和验证，表明该方法具有良好的性别，鲁棒性和实用性.

[学位授予单位]: 大连理工大学

[学位]: 硕士

[学位奖]: 2011

[分类号]: TP242

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