移動機器人室內(nèi)環(huán)境自主探索與認知.pdf

1、移動機器人作為機器人技術(shù)的一個重要研究領(lǐng)域，其綜合了人工智能、傳感器技術(shù)、計算機視覺、數(shù)字圖像處理等學(xué)科。在很多情況下，由于缺少相關(guān)的先驗地圖信息的支持，移動機器人必須要具備在未知工作環(huán)境中進行自主環(huán)境探索的能力。在移動機器人完成自主環(huán)境探索的基礎(chǔ)上，如何進一步實現(xiàn)自主環(huán)境認知已經(jīng)成為當(dāng)前該領(lǐng)域的一個研究熱點。本文研究了移動機器人自主室內(nèi)環(huán)境探索與環(huán)境認知問題。
　　 本文針對未知環(huán)境中移動機器人探索的需求給出了基于環(huán)境通路點的

2、環(huán)境表述，同時基于激光測距儀對環(huán)境的實時感知信息提出了基于環(huán)境探索導(dǎo)向點的環(huán)境探索策略，在機器人運動過程中實時提取環(huán)境中的候選探索導(dǎo)向點來引導(dǎo)機器人主動向未知區(qū)域探索。為了提高移動機器人環(huán)境探索的效率，在綜合考慮了前方最優(yōu)、距離最優(yōu)以及信息增益最優(yōu)的基礎(chǔ)上引入了效用函數(shù)用來評估各個環(huán)境探索導(dǎo)向點以使機器人選擇最優(yōu)的探索導(dǎo)向點作為下一步的運動目標點。
　　 源于對室內(nèi)壞境的區(qū)域劃分與整體認知，本文提出了基于環(huán)境通路點的環(huán)境分割方法

3、。在機器人環(huán)境探索的過程中，將環(huán)境進行相應(yīng)的分割且提取用于環(huán)境分割的通路點，通過構(gòu)建環(huán)境通路點間的拓撲連接關(guān)系來表示全局環(huán)境的聯(lián)通屬性，即構(gòu)建通路點拓撲圖。隨著探索的進行，需對拓撲圖中的通路點進行添加、綁定與刪除等動態(tài)維護操作。
　　 以構(gòu)建的通路點拓撲圖為基礎(chǔ)，本文將獲取的特征信息以具有某種特征不變性的方式進行分析與組織，在充分借鑒認知學(xué)與指紋識別技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的提出了以環(huán)境通路點為中心的環(huán)境指紋模型，通過基于環(huán)境指紋的