基于多傳感器的移動(dòng)機(jī)器人自主定位與地圖構(gòu)建技術(shù)研究.pdf

1、今天，移動(dòng)機(jī)器人在助老助殘、家庭清潔、醫(yī)療康復(fù)、多媒體娛樂(lè)等領(lǐng)域扮演著日益重要的角色。而移動(dòng)機(jī)器人通常工作于家庭或辦公室等室內(nèi)環(huán)境，這類環(huán)境結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，需要移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位和構(gòu)建地圖，為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人服務(wù)功能打下基礎(chǔ)。
　　本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外機(jī)器人導(dǎo)航的相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀，以多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用為核心，來(lái)展開(kāi)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人自主定位和室內(nèi)環(huán)境地圖構(gòu)建及動(dòng)態(tài)更新等問(wèn)題的研究工作。針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，本課題提出了基于里程計(jì)、激光傳

2、感器、RFID、慣導(dǎo)模塊等多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境柵格地圖自主構(gòu)建方法，這樣可以防止出現(xiàn)單傳感器存在的無(wú)法克服的容錯(cuò)能力差等弊端。針對(duì)所使用的多個(gè)傳感器各自的特點(diǎn)，本文提出了基于BAYES數(shù)據(jù)融合算法和D_S證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合算法，這是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合的最優(yōu)算法。本課題首先實(shí)現(xiàn)了基于粒子濾波的RFID標(biāo)簽定位，并設(shè)計(jì)了位置匹配和參數(shù)匹配算法。
　　為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人自主定位，充分利用分布在室內(nèi)環(huán)境中的靜態(tài)RFID標(biāo)簽提供的位置信

3、息，本文設(shè)計(jì)了基于多傳感器融合數(shù)據(jù)的機(jī)器人定位方法。為了確定標(biāo)簽相對(duì)于機(jī)器人的方向，本文采用模糊推理方法對(duì)建立的天線概率模型進(jìn)行處理。為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人精確地自主定位，本文設(shè)計(jì)并且使用了在室內(nèi)設(shè)置多個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)融合之后修正里程計(jì)的方法，通過(guò)使用BAYES數(shù)據(jù)融合算法和D_S證據(jù)理論，對(duì)得到的傳感器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可信度評(píng)價(jià)，從而得到不同的可信度權(quán)值，融合多個(gè)傳感器返回的數(shù)據(jù)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)所用算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不斷修正權(quán)值，

4、最后得到最優(yōu)的定位結(jié)果。
　　根據(jù)移動(dòng)機(jī)器人定位信息和激光傳感器返回的周圍障礙信息，掃描得到不同障礙點(diǎn)后通過(guò)直線擬合構(gòu)成封閉區(qū)域。然后轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的柵格來(lái)表示出周圍無(wú)障礙局部區(qū)域。同時(shí)，機(jī)器人可以在特殊節(jié)點(diǎn)處通過(guò)把不同的局部柵格地圖的直線線段進(jìn)行擬合來(lái)融合為全局柵格地圖。根據(jù)半動(dòng)態(tài)物品的位置信息完成了全局柵格地圖中的半動(dòng)態(tài)物品節(jié)點(diǎn)更新和語(yǔ)義信息庫(kù)更新。由于本文語(yǔ)義地圖的更新只是對(duì)可能移動(dòng)的半動(dòng)態(tài)物品更新，因此大大提高了柵格地圖構(gòu)建之