動態(tài)室內(nèi)環(huán)境中移動機(jī)器人自主環(huán)境探索與導(dǎo)航.pdf

1、自主導(dǎo)航與環(huán)境探索是移動機(jī)器人實現(xiàn)自主控制的關(guān)鍵技術(shù)。目前，靜態(tài)環(huán)境中的導(dǎo)航控制方法己取得大量實際應(yīng)用成果，但對動態(tài)未知環(huán)境中的導(dǎo)航與環(huán)境探索尚未形成統(tǒng)一和完善的體系。本文系統(tǒng)地研究了未知環(huán)境中移動機(jī)器人利用多種傳感器進(jìn)行自主導(dǎo)航與環(huán)境探索的問題，重點對機(jī)器人環(huán)境地圖的表示與生成、自主定位和路徑規(guī)劃等問題進(jìn)行了討論，并結(jié)合實際機(jī)器人平臺給出了相關(guān)的解決方案。 實時避障是機(jī)器人安全運行的基礎(chǔ)，環(huán)境地圖創(chuàng)建是未知環(huán)境中機(jī)器人自主導(dǎo)航

2、涉及的一個關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合Pioneer3-DX移動機(jī)器人配備的傳感器和系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了一個實時有效的移動機(jī)器人避障方法并應(yīng)用于機(jī)器人的室內(nèi)環(huán)境探索中。機(jī)器人在進(jìn)行環(huán)境探索的同時，記錄環(huán)境的激光測距信息并在離線情況下構(gòu)建出走廊和室內(nèi)環(huán)境的地圖。 移動機(jī)器人需要確定自身的精確位姿以實現(xiàn)導(dǎo)航與探索任務(wù)。本文重點討論了兩種自主定位方法。一種是基于視覺的位姿跟蹤方法，其特點是利用視覺傳感器得到的環(huán)境信息來對基于里程計所獲得的

3、機(jī)器人預(yù)估位姿進(jìn)行校正。另一種是基于激光測距數(shù)據(jù)的MonteCarlo定位方法，其基于隨機(jī)采樣策略來表示機(jī)器人位姿狀態(tài)的概率分布，最終利用概率統(tǒng)計方法獲得機(jī)器人位置的信度。本文研究中主要是利用室內(nèi)環(huán)境的二維墻壁以及靜態(tài)物體的激光測距信息來完成機(jī)器人位姿的有效估計。 本文最后給出了一種移動機(jī)器人室內(nèi)導(dǎo)航方法。將機(jī)器人構(gòu)建的幾何環(huán)境地圖離散成柵格圖，應(yīng)用A*算法首先得到機(jī)器人的全局最優(yōu)路徑，然后以此路徑為參考，分別應(yīng)用梯度法和動態(tài)窗