基于粒子群優(yōu)化的煤礦井下機(jī)器人FASTSLAM算法研究.pdf

1、在煤礦災(zāi)害事故救援過程中，由于煤礦井下環(huán)境復(fù)雜多變，使用機(jī)器人進(jìn)行偵測救援已成為現(xiàn)代化礦山救援技術(shù)的發(fā)展趨勢，為了讓機(jī)器人快速定位事故發(fā)生位置、及時(shí)偵測出災(zāi)變區(qū)域環(huán)境，必須先準(zhǔn)確的計(jì)算出救援機(jī)器人移動(dòng)軌跡及位置，在沒有GPS等全球定位系統(tǒng)（或者無法使用GPS全球定位系統(tǒng)的環(huán)境）的區(qū)域，使用移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位與建圖(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)技術(shù)計(jì)算機(jī)器人位置并構(gòu)造井下災(zāi)害環(huán)境地

2、圖，已成為實(shí)施有效偵測、救援手段的前提。
　　本文以中煤科工集團(tuán)重慶研究院救援分院機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為主要技術(shù)支撐，瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為主要工程試驗(yàn)平臺(tái)，采用仿真實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，使用粒子群優(yōu)化算法對行業(yè)現(xiàn)有的FASTLSAM2.0進(jìn)行優(yōu)化，改善算法在煤礦井下環(huán)境中的建圖精度與效率，并對優(yōu)化后的算法在煤礦井下環(huán)境中進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了在煤礦相似封閉環(huán)境中的仿真實(shí)驗(yàn)，分析影響算法性能差異的因素，主要研究內(nèi)容包

3、括以下幾個(gè)方面:
　　1.簡化了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型，使其線性化，改善了算法在位姿預(yù)測階段的復(fù)雜度。
　　2.針對煤礦井下的復(fù)雜環(huán)境，對激光傳感器掃描出的點(diǎn)云地圖配準(zhǔn)方法(IterativeClosest Point，ICP)，建立了優(yōu)化模型，并使用罰函數(shù)法求解出其最優(yōu)解，增加了點(diǎn)云地圖配準(zhǔn)的精度及其與環(huán)境的一致性。
　　3.設(shè)計(jì)并編寫了算法的C++代碼及界面軟件，對算法在實(shí)際工作環(huán)境中的效果進(jìn)行了有效測試與對比，得到了基于