移動機器人自主地圖庫構(gòu)建與環(huán)境認知.pdf

1、移動機器人的研究涉及到智能控制技術(shù)、計算機技術(shù)、模式識別以及人工智能等許多學(xué)科，其相關(guān)技術(shù)的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。地圖構(gòu)建是移動機器人研究中的核心問題之一，是移動機器人實現(xiàn)自主完成定位、導(dǎo)航等任務(wù)的基礎(chǔ)。而環(huán)境認知是機器人領(lǐng)域的新興研究熱點，也是認知學(xué)領(lǐng)域的一項重要研究項目。本文主要研究復(fù)合地圖庫的構(gòu)建以及基于激光測距儀的環(huán)境認知問題。 本文首先對SmartROB-2移動機器人所裝配的里程計傳感器和激光測距儀傳感器的模

2、型進行了討論，采用Split-Merge算法實現(xiàn)了對原始激光數(shù)據(jù)點進行直線擬合。通過實際實驗結(jié)果討論了這種方法的優(yōu)點和缺陷并分析了其適用環(huán)境。 本文提出了復(fù)合地圖庫的環(huán)境描述方法，包括幾何地圖、拓撲地圖和非規(guī)則障礙區(qū)描述。其中采用基于柵格統(tǒng)計的方法非規(guī)則障礙區(qū)的原始激光數(shù)據(jù)點進行預(yù)處理，以便去掉室內(nèi)環(huán)境中的動態(tài)障礙的影響，之后使用基于網(wǎng)格的共享近鄰聚類算法進行點聚類，最后通過對聚類后的點集進行數(shù)學(xué)分析得到非規(guī)則障礙區(qū)的環(huán)境描述。

3、復(fù)合地圖庫解決了單一地圖無法很好地滿足機器人自主完成復(fù)雜任務(wù)的問題，并且可以適應(yīng)室內(nèi)環(huán)境中幾何結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和房間內(nèi)障礙區(qū)的非規(guī)則性。仿真結(jié)果和實際復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境下的實驗結(jié)果均驗證了這一結(jié)論。 針對基于激光數(shù)據(jù)的環(huán)境認知問題，借鑒了認知學(xué)和指紋識別的方法，從環(huán)境中提取出由多個特征點構(gòu)成的環(huán)境指紋，并提出了同時路徑規(guī)劃與環(huán)境匹配(SPAC算法)實現(xiàn)環(huán)境指紋的匹配。為減小通路點特征的誤差影響，本文采用ICP算法在每次匹配前將環(huán)境指紋按照