基于激光雷達(dá)的移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的研究和活動(dòng)領(lǐng)域已由陸地?cái)U(kuò)展到深海和太空。利用移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行空間探測(cè)和開發(fā)，已成為21世紀(jì)世界各科技發(fā)達(dá)國(guó)家開發(fā)空間資源的主要手段之一。移動(dòng)機(jī)器人在月球和火星等外星球表面導(dǎo)航時(shí)，將面臨復(fù)雜的未知環(huán)境。盡管在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制理論和方法的研究中，確定性環(huán)境的導(dǎo)航控制方法已取得了大量的研究和應(yīng)用成果，但是卻不能直接應(yīng)用于機(jī)器人處于未知環(huán)境中的自主導(dǎo)航。因此本文針對(duì)未知環(huán)境中的移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航的問題展開研究，提出了

2、基于激光雷達(dá)的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)以及仿真研究證明了該系統(tǒng)具有一定的前瞻性和可應(yīng)用性。
　　 首先，本文概述了移動(dòng)機(jī)器人的定義與發(fā)展現(xiàn)狀、主要應(yīng)用領(lǐng)域和典型代表機(jī)器人。綜述了移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航中所面臨的難點(diǎn)問題，介紹了現(xiàn)有的一些自主導(dǎo)航方法并分析了其利弊。
　　 其次，本文介紹了基于激光的移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先詳細(xì)介紹了自主導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，包括了P

3、ioneer2移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)、激光測(cè)距儀、慣性測(cè)量系統(tǒng)。其次介紹了所開發(fā)的軟件功能模塊組成、基本功能和工作流程。
　　 然后，本文介紹了基于激光測(cè)距儀的室內(nèi)環(huán)境建模。首先針對(duì)研究的室內(nèi)的環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)激光傳感器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。接著介紹了直線檢測(cè)與擬合的方法。引入了Hough變換對(duì)激光掃描的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行分簇，并用最小二乘法進(jìn)一步擬合線段，然后構(gòu)建出室內(nèi)環(huán)境線段特征地圖的方法。接著介紹了軟件的界面設(shè)計(jì)，代碼設(shè)計(jì)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。

4、>　　 最后，主要介紹了移動(dòng)機(jī)器人在自主導(dǎo)航中的路徑規(guī)劃方面的研究，討論了現(xiàn)有的各種現(xiàn)有路徑規(guī)劃的方法的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了至今還未很好解決的問題。針對(duì)一些復(fù)雜障礙物提出了一種基于行為的路徑規(guī)劃方法，將整個(gè)路徑規(guī)劃行為分為逼近目標(biāo)行為、避障行為、子目標(biāo)規(guī)劃行為。通過合理的行為轉(zhuǎn)換規(guī)則控制機(jī)器人在幾種行為中切換與相互配合來完成路徑規(guī)劃任務(wù)。機(jī)器人在同一時(shí)間內(nèi)只采用其中一種行為。接著分別詳細(xì)介紹了幾種子行為的方法，并在其后進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，證明了