基于視覺(jué)-激光的移動(dòng)機(jī)器人自定位研究.pdf

1、智能移動(dòng)機(jī)器人研究屬于多學(xué)科交叉領(lǐng)域，它的研究越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。移動(dòng)機(jī)器人自主定位是智能導(dǎo)航和環(huán)境探索研究的基礎(chǔ)，是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正智能化和完全自主的關(guān)鍵技術(shù)。作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性問(wèn)題，機(jī)器人的自定位需要綜合考慮傳感器特性、作業(yè)環(huán)境特征和定位算法采用的具體形式等。本文系統(tǒng)地研究了智能移動(dòng)機(jī)器人的自定位。首先概述了移動(dòng)機(jī)器人自定位研究的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，闡述了定位研究的主要方法、關(guān)鍵問(wèn)題以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。從兩個(gè)方面概述本文解決自定位的思

2、想：一方面是將該問(wèn)題總體建立在傳感器數(shù)據(jù)融合基礎(chǔ)上，通過(guò)先驗(yàn)地圖并結(jié)合傳感器模型提出相應(yīng)的環(huán)境特征提取，然后給出相應(yīng)的計(jì)算方法估計(jì)機(jī)器人的位姿狀態(tài)；另一方面，本文又從模式分類角度解釋機(jī)器人認(rèn)識(shí)客觀世界的過(guò)程。本文通過(guò)大量真實(shí)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)分析、比較了所提方法的性能。 面向RobCup中型移動(dòng)機(jī)器人足球比賽以及SmartROB2嵌入式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，本文首先實(shí)現(xiàn)了基于單向視覺(jué)的移動(dòng)機(jī)器人自定位任務(wù)。開(kāi)發(fā)了基于MAP位姿估計(jì)的自定位系

3、統(tǒng)，提出針對(duì)比賽環(huán)境的三維矢量表述形式，充分研究了單向視覺(jué)的成像特點(diǎn)并利用Unscented Transform有效傳播系統(tǒng)內(nèi)部的不確定性，實(shí)驗(yàn)表明基于MAP的迭代優(yōu)化算法能夠提高位姿估計(jì)的精度。 面向大型室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人視覺(jué)定位任務(wù)，要以有效的方式理解，解釋以及表達(dá)工作環(huán)境的相關(guān)信息，才利于機(jī)器人對(duì)場(chǎng)景的有效分析。本文闡述了基于全向視覺(jué)的室內(nèi)走廊環(huán)境的自定位，開(kāi)發(fā)了基于Pioneer3D的人機(jī)交互式可視化自定位系統(tǒng)，

4、提出幾何—拓?fù)浠旌先S地圖的環(huán)境地圖，給出了全向傳感器成像模型以及基于反饋分層估計(jì)融合的自定位算法。實(shí)驗(yàn)分析了不同初始位姿和觀測(cè)信息下定位系統(tǒng)的精度和位姿估計(jì)的收斂情況，在考慮動(dòng)態(tài)障礙物的遮擋情況下完成了機(jī)器人的在線環(huán)境感知和運(yùn)動(dòng)自定位任務(wù)。 考慮采用兩種不同方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中的自定位任務(wù)，一種是面向結(jié)構(gòu)化走廊環(huán)境，借助單向攝象機(jī)實(shí)現(xiàn)基于地圖的機(jī)器人自定位；另一方面，在處理辦公室準(zhǔn)結(jié)構(gòu)化環(huán)境時(shí)，本文采用基于激光測(cè)距儀