基于激光雷達(dá)的移動機(jī)器人定位與導(dǎo)航技術(shù).pdf

1、在計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能理論和傳感器技術(shù)的推動下，國際上廣泛開展了對機(jī)器人的研究，而移動機(jī)器人是機(jī)器人技術(shù)實(shí)用化、普及化的生力軍。在關(guān)于移動機(jī)器人諸多研究主題中，導(dǎo)航技術(shù)涉及到人工智能技術(shù)的每一個(gè)問題：感知，執(zhí)行，規(guī)劃，結(jié)構(gòu)，硬件，計(jì)算效率以及問題求解。因此，導(dǎo)航技術(shù)目前仍是需要研究的最具有挑戰(zhàn)性的問題之一。導(dǎo)航技術(shù)需解決三方面的問題：1) 地圖，映射移動機(jī)器人工作空間的模型，是移動機(jī)器人路徑規(guī)劃的平臺。2) 路徑規(guī)劃，指移動機(jī)器人按照某

2、一性能指標(biāo)，在地圖中搜索一條從起始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的最優(yōu)或次最優(yōu)的無碰路徑，是移動機(jī)器人導(dǎo)航的核心技術(shù)。3) 定位，確定移動機(jī)器人在二維工作環(huán)境中相對于全局坐標(biāo)的位置及其本身的姿態(tài),是保障移動機(jī)器人導(dǎo)航質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)。 在過去的研究中，人們針對移動機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)中的地圖建模、路徑規(guī)劃和自定位問題分別提出了許多理論和方法，并都有不同程度的實(shí)際應(yīng)用。然而，要組成一個(gè)穩(wěn)定實(shí)用的導(dǎo)航系統(tǒng)整體，并不是任意組合這些技術(shù)，它需要根據(jù)應(yīng)用選擇

3、合適的地圖建模、路徑規(guī)劃和自定位術(shù)。因此，本文提出一個(gè)基于混合地圖模型的全自主移動機(jī)器人遞階導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用遞階的路徑規(guī)劃方法，以滿足機(jī)器人大范圍導(dǎo)航的要求，運(yùn)用基于線段關(guān)系的掃描匹配定位以及與里程計(jì)的結(jié)合，保證機(jī)器人順利導(dǎo)航。其中主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于： l. 針對在較大范圍環(huán)境中如何順利實(shí)施導(dǎo)航任務(wù)，提出了拓?fù)涞貓D和柵格地圖相結(jié)合的混合地圖模型。 2. 定位過程中完全使用自然路標(biāo)，工作環(huán)境沒有經(jīng)過任何特意的人為

4、更改，使機(jī)器人導(dǎo)航適合自然環(huán)境的需要。 3. 提出基于線段關(guān)系掃描匹配的機(jī)器人自定位技術(shù)，它對不完整信息的利用率很高，能夠允許較大的估計(jì)誤差，且在匹配過程中不使用可能引起失配的位姿估計(jì)，有很好的魯棒性。 4. 多種定位工具和方法在導(dǎo)航過程中共存，它們之間取長補(bǔ)短，相互融合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的機(jī)器人自定位，保障了導(dǎo)航任務(wù)的成功。 5. 根據(jù)基于混合地圖進(jìn)行遞階導(dǎo)航的理念，設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)移動機(jī)器人遞階導(dǎo)航系統(tǒng)軟件