基于激光線段特征的移動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)同時(shí)定位與建圖.pdf

1、室內(nèi)環(huán)境是人類工作和生活的主要場(chǎng)所，也是移動(dòng)機(jī)器人的重要工作環(huán)境之一，因此研究室內(nèi)環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人的同時(shí)定位與建圖，不僅具有重要的理論意義，也將加快移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)入日常生活服務(wù)于人類社會(huì)的步伐，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的SLAM研究大多基于點(diǎn)特征開展，無法描述環(huán)境的結(jié)構(gòu)信息，建立的環(huán)境地圖缺乏實(shí)際意義，另外，機(jī)器人在探索過程中通常以隨機(jī)方式或預(yù)先跟蹤指定路徑的方式運(yùn)動(dòng)，缺乏自主性，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力比較差。
　　 針

2、對(duì)上述問題，本文面向室內(nèi)環(huán)境，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，對(duì)基于激光線段特征的移動(dòng)機(jī)器人主動(dòng)同時(shí)定位與建圖問題開展研究，主要內(nèi)容包括：
　　 1.針對(duì)當(dāng)前SLAM研究中點(diǎn)特征地圖存在的缺陷以及部分基于線段特征地圖的SLAM算法中狀態(tài)估計(jì)不一致的問題，根據(jù)SP模型(Symmetries andperturbations model)理論建立基于激光線段特征的系統(tǒng)模型。
　　 2.結(jié)合線段特征的特點(diǎn)，定義新的度量環(huán)境

3、探索增益的指標(biāo)-線段特征的虛擬延長(zhǎng)線和實(shí)端點(diǎn)增加率，并將主動(dòng)SLAM轉(zhuǎn)化成多目標(biāo)最優(yōu)控制問題，把定位與建圖的準(zhǔn)確性和環(huán)境探索增益作為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，機(jī)器人執(zhí)行最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的控制輸入以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，從而更高效、更準(zhǔn)確地完成同時(shí)定位與建圖。
　　 3.對(duì)主動(dòng)探索過程中機(jī)器人落入局部陷阱導(dǎo)致建圖失敗的問題進(jìn)行分析，并給出基于行為與基于廣義voronoi圖兩種不同層次處理方法，必要時(shí)引導(dǎo)機(jī)器人脫離局部陷阱向未探索區(qū)域運(yùn)動(dòng)以完成對(duì)