移動機(jī)器人定位技術(shù)研究.pdf

1、移動機(jī)器人定位是機(jī)器人學(xué)的重要研究方向，也是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵，對于提高機(jī)器人自動化水平具有重要意義。定位方法分為兩類：絕對定位和相對定位。絕對定位要求機(jī)器人在不指定初始位置的情況下確定自己的位置。相對定位指機(jī)器人在給定初始位置的條件下確定自己的位置，是機(jī)器人定位處理中主要的研究方向。論文對相對定位技術(shù)進(jìn)行了深入分析和系統(tǒng)研究，包括機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)校核、輪子打滑辨識與校核、測程法噪聲建模和噪聲統(tǒng)計(jì)特性的自適應(yīng)估計(jì)、激光掃描數(shù)據(jù)和環(huán)境

2、地圖的匹配及基于激光掃描數(shù)據(jù)的機(jī)器人位姿誤差補(bǔ)償?shù)葐栴}。 準(zhǔn)確的機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)是精確定位的前提。UMBmark校核算法是最廣泛使用的機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)校核方法；然而在實(shí)驗(yàn)機(jī)器人控制精度較低的情況下，該算法不能有效校核由于驅(qū)動輪實(shí)際直徑的均值和名義直徑不相等導(dǎo)致的方向誤差，從而影響校核效果。論文深入分析UMBmark校核算法，提出改進(jìn)算法以測量低控制精度機(jī)器人的系統(tǒng)誤差。改進(jìn)算法以不相等的輪直徑、輪距的不確定及驅(qū)動輪實(shí)際直徑均值和名義

3、直徑不相等為測程法系統(tǒng)誤差的主要來源，建立新的測程法系統(tǒng)誤差模型，給出詳細(xì)算法計(jì)算機(jī)器人的系統(tǒng)參數(shù)及對應(yīng)的校核系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)算法比UMBmark校核方法具有更好的校核效果。 校核輪子打滑導(dǎo)致的誤差是提高機(jī)器人定位精度的關(guān)鍵。在電磁羅盤不受磁場干擾的前提下，基于編碼器和電磁羅盤的測量信息，提出移動機(jī)器人直線移動時輪子打滑辨識和校核算法。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)理論建立機(jī)器人直線移動時的輪子打滑模型。該模型能夠判斷機(jī)器人移動過

4、程中輪子是否發(fā)生滑動；當(dāng)輪子打滑時，提出一種新穎的算法來判斷哪個輪子發(fā)生滑動并校核對應(yīng)的位置誤差和方向誤差。基于輪子打滑模型，進(jìn)一步提出一種間接卡爾曼濾波器校核機(jī)器人驅(qū)動輪直徑和輪距。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過校核輪子打滑導(dǎo)致的誤差，機(jī)器人的定位精度得到顯著提高，且間接卡爾曼濾波器對機(jī)器人驅(qū)動輪直徑具有良好的校核效果。 測程法噪聲統(tǒng)計(jì)特性的自適應(yīng)估計(jì)問題是機(jī)器人定位研究的難點(diǎn)。論文系統(tǒng)分析了測程法的噪聲來源，考慮編碼器測量精度的影響，建

5、立測程法噪聲模型?；谠撛肼暷Ｐ?，推導(dǎo)出計(jì)算測程法噪聲統(tǒng)計(jì)特性的方程，使機(jī)器人在移動過程中能夠根據(jù)導(dǎo)航環(huán)境的變化實(shí)時地、自適應(yīng)地估計(jì)測程法噪聲統(tǒng)計(jì)特性。 激光定位是目前定位研究的熱點(diǎn)，快速實(shí)現(xiàn)激光掃描數(shù)據(jù)和環(huán)境地圖匹配以提取線段特征是激光定位研究的重要步驟。論文定義g-權(quán)重Hough轉(zhuǎn)換，提出“平面有效區(qū)域”的概念，從激光掃描數(shù)據(jù)中提取線段特征的同時實(shí)現(xiàn)了線段特征和環(huán)境地圖的匹配，提高激光掃描數(shù)據(jù)處理的實(shí)時性。仿真結(jié)果表明論文提