基于激光雷達(dá)的移動(dòng)機(jī)器人室內(nèi)環(huán)境探測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)研究和應(yīng)用的不斷廣泛深入，越來越多的要求自主式移動(dòng)機(jī)器人能夠在未知環(huán)境下工作。而自主探測(cè)是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)的重要組成部分，是機(jī)器人在未知環(huán)境下順利工作所必須具備的能力。它以移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為載體，通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的高效探測(cè)，是當(dāng)前國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。 本論文以中南大學(xué)智能所研制的移動(dòng)機(jī)器人“中南移動(dòng)-1”(MORCS-1)為平臺(tái)，主要研究了基于激光雷達(dá)的移動(dòng)機(jī)器人自主探測(cè)的相關(guān)技術(shù)，主要內(nèi)容如下

2、： 1、針對(duì)諸如墻壁、拐角、門口、房間和走廊這樣一些典型的環(huán)境特征，分別設(shè)計(jì)了一套有效地提取特征的算法。該算法充分利用了激光雷達(dá)快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，把傳感器數(shù)據(jù)映射到機(jī)器人局部幾何地圖中來進(jìn)行分析，只需從一次的即時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)便可提取出環(huán)境特征，運(yùn)算起來簡(jiǎn)單快速，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)環(huán)境進(jìn)行多次掃描與分析，滿足機(jī)器人實(shí)時(shí)導(dǎo)航的需求，比較傳統(tǒng)算法的性能有所改進(jìn)和提高。 2、建立了幾何與拓?fù)湎嘟Y(jié)合的混合環(huán)境模型。通過激光雷達(dá)獲取的環(huán)境信

3、息提取環(huán)境特征來建立幾何特征圖。然后在幾何地圖的基礎(chǔ)上提取拓?fù)湫畔?，選擇環(huán)境特征點(diǎn)作為拓?fù)涔?jié)點(diǎn)構(gòu)建出拓?fù)涞貓D，同時(shí)為每個(gè)拓?fù)涔?jié)點(diǎn)保存它所對(duì)應(yīng)區(qū)域的詳細(xì)幾何信息，這樣所建立的混合模型就從幾何與拓?fù)鋬蓚€(gè)層面對(duì)環(huán)境進(jìn)行了較完整的描述。 3、針對(duì)未知的室內(nèi)環(huán)境，設(shè)計(jì)了幾何結(jié)合拓?fù)涞母咝綔y(cè)策略：首先機(jī)器人在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)提取出候選拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，接著從幾何與拓?fù)鋬蓚€(gè)層面對(duì)候選節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估，選擇一個(gè)最佳節(jié)點(diǎn)作為下一步要訪問的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)把已