基于路標(biāo)的家庭服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、家庭服務(wù)機(jī)器人作為服務(wù)型機(jī)器人中重要的一類，開始逐漸走入我們的日常生活。定位功能是家庭服務(wù)機(jī)器人的基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。針對家庭室內(nèi)環(huán)境下移動機(jī)器人定位的復(fù)雜性與低成本性的要求，迫切需要一種簡單易用的家庭服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)定位系統(tǒng)。
　　本論文通過對已有定位方法的調(diào)研與研究，針對移動機(jī)器人依靠里程計通過航跡推算位姿中的誤差累積問題，提出一種基于路標(biāo)的家庭服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)定位系統(tǒng)解決方案。方案中，首先在對室內(nèi)地面二維碼路標(biāo)進(jìn)行設(shè)計與部署，然后使

2、用安裝于移動機(jī)器人本體的高速讀碼器對二維碼路標(biāo)進(jìn)行讀取操作，獲取位姿信息實現(xiàn)定位。
　　為了降低在室內(nèi)地面部署路標(biāo)的成本，尋找最少路標(biāo)數(shù)量的部署方案，本文首先對室內(nèi)環(huán)境中無障礙物情況下的路標(biāo)部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。根據(jù)移動機(jī)器人在運動過程中的約束條件，建立路標(biāo)部署模型，利用Voronoi多邊形模型實現(xiàn)在無障礙物室內(nèi)環(huán)境中路標(biāo)的漸進(jìn)最優(yōu)部署。其次，在固定障礙物室內(nèi)環(huán)境中，基于無障礙物條件下的漸進(jìn)最優(yōu)部署方案，設(shè)計虛擬彈簧模型對其進(jìn)行調(diào)

3、整，實現(xiàn)路標(biāo)的有效部署。
　　傳統(tǒng)二維碼識別算法無法滿足室內(nèi)定位系統(tǒng)的實時性要求以及無法給出二維碼路標(biāo)位姿信息，特別是無法給出精度較高的姿態(tài)信息，針對以上兩個問題，本文首先提出了基于二維碼候選區(qū)域檢測的二維碼路標(biāo)快速檢測算法，實現(xiàn)了對二維碼路標(biāo)的快速識別。其次，針對單碼識別姿態(tài)角度不夠穩(wěn)定，精度低的問題，提出多碼融合姿態(tài)識別算法，實現(xiàn)了姿態(tài)信息的穩(wěn)定高精度。
　　最后，給出了利用路標(biāo)計算位姿的方法并進(jìn)行實驗測試。通過與傳統(tǒng)算