基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的多機(jī)器人協(xié)作定位.pdf

1、隨著移動(dòng)機(jī)器人學(xué)及其應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，單個(gè)機(jī)器人的有限能力己不能滿足完成復(fù)雜任務(wù)的要求，因而多機(jī)器人協(xié)作技術(shù)成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。多機(jī)器人協(xié)作定位是提高多機(jī)器人系統(tǒng)自主能力的關(guān)鍵。雖然關(guān)于多機(jī)器人協(xié)作定位方法的研究很多，但是已有的大多數(shù)協(xié)作定位理論和方法還都局限于仿真分析階段，缺少在實(shí)際機(jī)器人平臺(tái)上對(duì)已有理論和方法的驗(yàn)證與分析。 本文首先概述了多機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并闡述了多機(jī)器人協(xié)作定位的基本問(wèn)題、技術(shù)特點(diǎn)以及發(fā)展

2、趨勢(shì)。多機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)建和多傳感器信息的交互是協(xié)作定位研究的前提與基礎(chǔ)。本文不僅對(duì)所使用的Pioneer 3機(jī)器人平臺(tái)及其配備的多種傳感器進(jìn)行了系統(tǒng)的說(shuō)明，還對(duì)多源信息融合、多機(jī)器人間的通信、基于ARIA的任務(wù)控制與管理，以及視覺(jué)圖像的提取與處理等問(wèn)題進(jìn)行了分析與討論。 機(jī)器人相對(duì)位姿檢測(cè)與機(jī)器人狀態(tài)的估計(jì)與更新是實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人協(xié)作定位的兩個(gè)核心問(wèn)題。為了有效解決未知環(huán)境下的多機(jī)器人協(xié)作定位問(wèn)題，本文提出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波算

3、法的相對(duì)位姿估計(jì)與更新方法，并給出在理想狀態(tài)下的機(jī)器人位置不確定性的傳播公式。當(dāng)編隊(duì)中某個(gè)機(jī)器人觀測(cè)到另外一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人時(shí)，利用相對(duì)觀測(cè)信息來(lái)同時(shí)更新多機(jī)器人系統(tǒng)中每個(gè)機(jī)器人的位姿及協(xié)方差矩陣。相互觀測(cè)所獲得的多源信息為系統(tǒng)所共享，因而與單機(jī)器人定位相比較，該方法能有效提高機(jī)器人群體的協(xié)作定位能力。 以現(xiàn)有Pioneer 3機(jī)器人平臺(tái)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并完成了多機(jī)器人協(xié)作定位的系列實(shí)驗(yàn)，具體包括針對(duì)勻速與變速兩種不同情況下的協(xié)作定位實(shí)