動態(tài)室內環(huán)境中移動機器人自主環(huán)境探索與導航.pdf

1、自主導航與環(huán)境探索是移動機器人實現自主控制的關鍵技術。目前，靜態(tài)環(huán)境中的導航控制方法己取得大量實際應用成果，但對動態(tài)未知環(huán)境中的導航與環(huán)境探索尚未形成統一和完善的體系。本文系統地研究了未知環(huán)境中移動機器人利用多種傳感器進行自主導航與環(huán)境探索的問題，重點對機器人環(huán)境地圖的表示與生成、自主定位和路徑規(guī)劃等問題進行了討論，并結合實際機器人平臺給出了相關的解決方案。 實時避障是機器人安全運行的基礎，環(huán)境地圖創(chuàng)建是未知環(huán)境中機器人自主導航

2、涉及的一個關鍵技術。本文結合Pioneer3-DX移動機器人配備的傳感器和系統軟硬件結構特點，設計了一個實時有效的移動機器人避障方法并應用于機器人的室內環(huán)境探索中。機器人在進行環(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建出走廊和室內環(huán)境的地圖。 移動機器人需要確定自身的精確位姿以實現導航與探索任務。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、機器人預估位姿進行校正。另一種是基于激光測距數據的MonteCarlo定位方法，其基于隨機采樣策略來表示機器人位姿狀態(tài)的概率分布，最終利用概率統計方法獲得機器人位置的信度。本文研究中主要是利用室內環(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器人位姿的有效估計。 本文最后給出了一種移動機器人室內導航方法。將機器人構建的幾何環(huán)境地圖離散成柵格圖，應用A*算法首先得到機器人的全局最優(yōu)路徑，然后以此路徑為參考，分別應用梯度法和動態(tài)窗