基于聲納和激光測(cè)距的移動(dòng)機(jī)器人SLAM研究.pdf

1、本文主要研究移動(dòng)機(jī)器人在未知環(huán)境中進(jìn)行，同時(shí)定位與地圖創(chuàng)建（SLAM），及路徑規(guī)劃的問(wèn)題。機(jī)器人定位與地圖創(chuàng)建是兩個(gè)緊密相關(guān)的問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位需要以某種形式對(duì)環(huán)境進(jìn)行描述，了解環(huán)境的地圖模型；而為了構(gòu)建環(huán)境地圖模型，機(jī)器人需要知道個(gè)時(shí)刻自身的位姿，對(duì)機(jī)器人定位，通常用基于行程計(jì)和航向角的測(cè)程法移動(dòng)機(jī)器人自定位。可見(jiàn)SLAM是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正自主的核心問(wèn)題。 在對(duì)聲納的測(cè)量特性及其信息不確定性詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采用扇形的

2、高斯模型來(lái)描述聲納數(shù)據(jù)，基于貝葉斯概率估計(jì)提出了一種新的不確定信息描述和處理方法，并將其用于聲納數(shù)據(jù)的解釋和融合，以此建立環(huán)境的占據(jù)柵格地圖。這種方法更適合于具有較強(qiáng)不確定性的盧納傳感器數(shù)據(jù)的處理，準(zhǔn)確度和魯棒性都令人滿(mǎn)意。在低成本的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人上有較大的應(yīng)用前景。 在對(duì)其激光測(cè)距儀測(cè)量特性分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)迭代最近點(diǎn)掃描匹配算法ICP計(jì)算機(jī)器人位姿的旋轉(zhuǎn)變化最和平移變化量。糾正了移動(dòng)機(jī)器人定位的累計(jì)誤差。將局部地圖轉(zhuǎn)換到全局

3、坐標(biāo)系，建立了較準(zhǔn)確的全局激光數(shù)據(jù)地圖。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)占據(jù)柵格地圖實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題，采用一種高效的基于激光束穿越和反射計(jì)數(shù)的反射率柵格地圖，提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。并將環(huán)境結(jié)構(gòu)圖和激光地圖以及聲納地圖進(jìn)行了比較，分析了兩者的優(yōu)缺點(diǎn)以及產(chǎn)生的原因。 將A*算法應(yīng)用到柵格地圖的路徑規(guī)劃中，詳細(xì)分析了A*算法的原理，以及不同啟發(fā)函數(shù)的選取，對(duì)A*算法搜索速度和搜索節(jié)點(diǎn)的影響?；诼暭{數(shù)據(jù)的占據(jù)柵格地圖以及激光數(shù)據(jù)的反射率柵格地圖，進(jìn)行了真實(shí)