基于本體論的室內(nèi)機器人語義地圖構(gòu)建方法研究.pdf

1、隨著移動機器人研究的日趨成熟和市場對移動機器人的需求日益凸顯，移動機器人的相關(guān)研究備受各界關(guān)注。當(dāng)機器人服務(wù)于室內(nèi)環(huán)境，成為家庭小助手時，原先工業(yè)上那些智能低下的機器人將不再滿足市場需求。室內(nèi)移動服務(wù)機器人要達到真正的智能必須要對室內(nèi)環(huán)境進行感知從而進行智能決斷。而對室內(nèi)環(huán)境感知的準(zhǔn)確性和完整性又決定了機器人智能決斷的準(zhǔn)確性。其中對室內(nèi)環(huán)境的感知主要包括機器人自身位姿的獲取和室內(nèi)環(huán)境地圖的構(gòu)建，SLAM(Simultaneous Loc

2、alization AndMapping，SLAM)能夠解決這個問題。但是SLAM所構(gòu)建的地圖僅包含機器人的位姿和環(huán)境特征信息，并沒有室內(nèi)環(huán)境的氣溫、環(huán)境對象屬性等信息。因此由SLAM構(gòu)得到的信息是缺失的。這導(dǎo)致機器人對環(huán)境的感知也是不完全的，這種不完全使得機器人只能進行自主導(dǎo)航卻沒辦法進行智能決斷。
　　本文在SLAM的基礎(chǔ)上，提出通過構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取機器人未獲取到的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將補足SLA

3、M中數(shù)據(jù)的缺失部分。同時通過引入本是哲學(xué)范疇的本體論，使用本體描述語言(OWL)對室內(nèi)領(lǐng)域中的異構(gòu)對象進行本體化。作者期望通過本體論完成機器人對室內(nèi)環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)異構(gòu)環(huán)境信息的同構(gòu)轉(zhuǎn)換，同時借助本體的推理機制，實現(xiàn)機器人在未知室內(nèi)環(huán)境中的語義地圖構(gòu)建和同步定位（Semantic Simultaneous Localization And Mapping，SSLAM），為機器人實現(xiàn)智能決斷提供有效依據(jù)。
　　具體來講，本文主要分為五個模

4、塊。1）緒論。全面介紹了本文對論文的研究背景、研究意義、研究現(xiàn)狀。2）SLAM的研究。在對擴展卡曼濾波算法(EKF-SLAM)深入研究基礎(chǔ)上，對其相關(guān)理論進行闡述并進行EKF-SLAM實驗仿真，仿真實驗結(jié)果表明EKF-SLAM構(gòu)建的SLAM地圖（通過SLAM得到的地圖信息）是可信的，誤差在可接受的范圍。3）室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取。首先對獲取構(gòu)建SSLAM地圖（通過SSLAM得到的語義地圖信息）的其它環(huán)境因子的方法（ZigBee數(shù)據(jù)獲?。┳隽嗽?/p>

5、細闡述，然后在實際環(huán)境中通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)獲取環(huán)境數(shù)據(jù);4）本體語義模型的SSLAM?；赟LAM地圖的構(gòu)建和ZigBee數(shù)據(jù)的獲取，作者對構(gòu)建SSLAM的本體論做了詳細的闡述，并給出了本體的構(gòu)建的過程，最后在此基礎(chǔ)上作者提出了本體數(shù)據(jù)到本體語義的轉(zhuǎn)換框架、機制和轉(zhuǎn)換規(guī)則;5）室內(nèi)智能機器人SSLAM構(gòu)建?；谇皫讉€模塊，作者做了一個簡單的SSLAM的實現(xiàn)，其中主要包括本體語義庫的建立、SLAM的獲取、環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取、語義轉(zhuǎn)換。最后在