基于AmigoBot平臺(tái)的多機(jī)器人地圖創(chuàng)建.pdf

1、近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人探索環(huán)境與地圖創(chuàng)建的研究受到越來越多的關(guān)注。對(duì)地圖創(chuàng)建問題的研究作為移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的重要基礎(chǔ)，具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。與單個(gè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)相比較，多個(gè)機(jī)器人完成任務(wù)的效率更高，適應(yīng)性更強(qiáng)，也更可靠，因此，基于多機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更加廣闊，也更加適合復(fù)雜、大規(guī)模環(huán)境。國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)于多機(jī)器人系統(tǒng)的高度關(guān)注，使其在這一領(lǐng)域中成為研究熱點(diǎn)。
　　在一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境中，比如辦

2、公室、教室等，直線是此環(huán)境中最主要的特征，通過對(duì)直線檢測就能夠判斷出環(huán)境中的障礙物。而聲吶傳感器采集障礙物信息時(shí)，是將障礙物信息保存成點(diǎn)的坐標(biāo)信息，所以需要將聲吶傳感器采集到的點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)換成直線，最常見的Hough變換應(yīng)用很多，但是計(jì)算量巨大，本文提出一種新的基于增量式的直線提取算法，用于多機(jī)器人地圖創(chuàng)建過程中，實(shí)時(shí)地完成點(diǎn)到直線的轉(zhuǎn)換，減少內(nèi)存占用，最終用直線描述出障礙物環(huán)境，完成探索任務(wù)。
　　本文利用AmigoBot平臺(tái)移動(dòng)

3、機(jī)器人模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。AmigoBot移動(dòng)機(jī)器人配備有聲吶傳感器和慣性導(dǎo)航，根據(jù)聲吶傳感器采集數(shù)據(jù)量比較大的特點(diǎn)，所以選擇樹這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)代替數(shù)組，提高了存儲(chǔ)的便利性并且占用少量存儲(chǔ)空間。本文比較了幾種常見的直線提取算法的利弊，提出了采用基于增量式的直線提取算法，根據(jù)點(diǎn)與線段的幾種位置關(guān)系來實(shí)現(xiàn)直線的外延和新直線的生成。用直線表示出環(huán)境中的障礙物，則最終選擇幾何特征地圖來描述移動(dòng)機(jī)器人創(chuàng)建出的環(huán)境地圖，在VS2008進(jìn)行編程，用到的

4、ARIA類也在文章中介紹，通過MobileSim進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該算法是可行并有效的。
　　本文的主要內(nèi)容如下：
　　首先比較分析了四種地圖表示方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，分別是柵格地圖、幾何特征地圖、拓?fù)涞貓D和混合地圖，本文采用幾何特征地圖，即用直線表示障礙物，更形象直觀地表示出機(jī)器人探索的環(huán)境。
　　然后對(duì)于傳感器的使用方面，由于AmigoBot機(jī)器人配備有聲吶傳感器和慣性導(dǎo)航，所以本文分析了聲吶傳感器和慣性導(dǎo)航的原理及特

5、點(diǎn)，為算法進(jìn)行鋪墊。
　　接著在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方面，數(shù)組和鏈表是常見的兩種存儲(chǔ)方式，由于聲吶傳感器每周期都會(huì)采集障礙物信息，每個(gè)AmigoBot機(jī)器人配備有八個(gè)聲吶傳感器，所以聲吶采集的數(shù)據(jù)量比較大，如果用數(shù)組存儲(chǔ)則占用大量內(nèi)存，所以選擇樹結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，方便信息數(shù)據(jù)的添加、刪除和替換。
　　接下來對(duì)三種常用的直線提取算法：Hough變換、增量法和RANSAC方法進(jìn)行比較，分析得出三種方法各有利弊，本文提出了基于增量式的直線提