云機(jī)器人同步定位與地圖構(gòu)建技術(shù)研究.pdf

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人們對與機(jī)器人的任務(wù)需求也日益復(fù)雜化、密集化。與此同時，由于體積、能耗、成本等的限制，機(jī)器人本身的計算資源（例如嵌入式板載計算機(jī)的計算能力）往往是有限的，無法滿足處理復(fù)雜任務(wù)的需要。云計算技術(shù)的興起為解決這一矛盾帶來了機(jī)遇。通過在后臺以“資源即服務(wù)”形式支撐機(jī)器人任務(wù)的高效遂行，云機(jī)器人架構(gòu)為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展注入了新的潛力，云計算與機(jī)器人的結(jié)合逐漸成為了學(xué)術(shù)界的研究熱點。
　　同步定位與地圖構(gòu)建（Simulta

2、neous Localization and Mapping，SLAM）問題是機(jī)器人領(lǐng)域的經(jīng)典問題，關(guān)注機(jī)器人如何實時感知環(huán)境地圖并同步確定自身位置，被認(rèn)為是機(jī)器人實現(xiàn)真正自主化的第一步。傳統(tǒng)解決方案完全在機(jī)器人本地執(zhí)行，由于機(jī)器人自身資源的局限性，其執(zhí)行速度和精度很難滿足實際機(jī)器人應(yīng)用的需求。本文圍繞云機(jī)器人架構(gòu)下的SLAM問題解決方案展開研究，通過云端來彌補機(jī)器人本地資源的不足。本文的主要工作體現(xiàn)以下四個方面：
　　1）提出基

3、于云機(jī)器人的SLAM服務(wù)架構(gòu)。該架構(gòu)將SLAM過程中計算密集型的數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)計算階段放到云端，以云服務(wù)的方式提供給一個或多個機(jī)器人使用。機(jī)器人在運行時主動申請SLAM服務(wù)，向該服務(wù)持續(xù)提供環(huán)境感知數(shù)據(jù)，即能獲得所構(gòu)建的地圖和自身定位，而不用關(guān)心SLAM過程是如何實現(xiàn)的、計算資源是否足夠等問題。
　　2）設(shè)計實現(xiàn)了云機(jī)器人SLAM服務(wù)原型系統(tǒng)。在所提出的云機(jī)器人下的SLAM服務(wù)架構(gòu)指導(dǎo)下，設(shè)計實現(xiàn)了云機(jī)器人SLAM服務(wù)原型系統(tǒng)。該

4、系統(tǒng)可分為兩個層次，一個是本地+遠(yuǎn)端協(xié)同完成SLAM任務(wù)，是機(jī)器人向云端請求SLAM服務(wù)的簡單模型；二是在該模型上實現(xiàn)本地主動申請服務(wù)以及遠(yuǎn)程端擴(kuò)展形成云端，而完成整個架構(gòu)的實現(xiàn)。
　　3）設(shè)計實現(xiàn)了云端和機(jī)器人端之間的數(shù)據(jù)通信優(yōu)化機(jī)制。在云機(jī)器人架構(gòu)下，機(jī)器人端需持續(xù)向云端提供RGB-D視頻數(shù)據(jù)，可能會超過機(jī)器人無線網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制。本文在云機(jī)器人SLAM服務(wù)原型系統(tǒng)中設(shè)計實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)壓縮的數(shù)據(jù)通信優(yōu)化機(jī)制。
　　4）在目