未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人自定位技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。隨著學(xué)科交叉研究的發(fā)展，機(jī)器人不再只是用于從事簡(jiǎn)單的機(jī)械化作業(yè)，其發(fā)展方向已經(jīng)逐漸過(guò)渡到以提高機(jī)器人自主性為目的的研究中。
　　移動(dòng)機(jī)器人自定位技術(shù)是自主移動(dòng)機(jī)器人研究的基礎(chǔ)。針對(duì)未知環(huán)境中存在環(huán)境先驗(yàn)知識(shí)匱乏和動(dòng)態(tài)不確定性的問(wèn)題，本文對(duì)移動(dòng)機(jī)器人定位問(wèn)題進(jìn)行了深入探討和研究。具體工作主要集中于以下幾個(gè)方面：
　　建立了移動(dòng)機(jī)器人自定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，簡(jiǎn)化了定位算

2、法驗(yàn)證的復(fù)雜度。系統(tǒng)硬件主要由 IRONC移動(dòng)機(jī)器人、筆記本電腦和激光測(cè)距儀組成。系統(tǒng)軟件通過(guò)采用面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，?shí)現(xiàn)了上位機(jī)與移動(dòng)機(jī)器人硬件模塊之間基于以太網(wǎng)技術(shù)的通信，構(gòu)建以激光測(cè)距儀作為定位傳感器的移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境感知系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)受到非完整性約束的輪式移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立移動(dòng)機(jī)器人定位研究中的坐標(biāo)系統(tǒng)。
　　面向無(wú)先驗(yàn)知識(shí)的未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人定位任務(wù)，提出一種基于環(huán)境匹配思想的移動(dòng)機(jī)器人相對(duì)定位方法。首先對(duì)移

3、動(dòng)機(jī)器人自定位問(wèn)題進(jìn)行建模，分析距離傳感器數(shù)據(jù)測(cè)量的不確定性。其次，定義環(huán)境匹配過(guò)程的誤差模型，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度根據(jù)距離傳感器環(huán)境觀測(cè)值和匹配規(guī)則構(gòu)建環(huán)境信息匹配誤差的樣本，并根據(jù)樣本特征建立以相對(duì)位姿為參數(shù)的似然函數(shù)。最后，利用極大似然理論在優(yōu)化匹配誤差樣本的過(guò)程中進(jìn)行似然函數(shù)參數(shù)估計(jì)，從而得到移動(dòng)機(jī)器人的相對(duì)位姿。
　　以激光測(cè)距儀作為環(huán)境感知傳感器，利用搭建的IRONC移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，從有效性和魯棒性等方面對(duì)提出的移動(dòng)機(jī)器