粒子群優(yōu)化的快速同時(shí)定位與建圖方法研究.pdf

1、隨著智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿生學(xué)、人工智能等學(xué)科的飛速發(fā)展，智能移動機(jī)器人技術(shù)的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。移動機(jī)器人同時(shí)定位與建圖是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人自主導(dǎo)航的關(guān)鍵，也是移動機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃、環(huán)境探索、全局地圖創(chuàng)建的重要基礎(chǔ)。 本論文結(jié)合課題需求，著重研究未知室內(nèi)環(huán)境下輪式機(jī)器人同時(shí)定位與建圖問題。 課題研究的主要工作有以下幾個方面： 1.針對課題需求，對輪式機(jī)器人的運(yùn)動模型進(jìn)行了細(xì)致研究，特別是

2、針對本論文中的FastSLAM算法和粒子群優(yōu)化算法中對位姿預(yù)測的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)動控制要求，設(shè)計(jì)了一套較完善的機(jī)器人里程計(jì)位姿采樣估計(jì)算法。算法中產(chǎn)生的采樣點(diǎn)能夠較好的覆蓋移動機(jī)器人的真實(shí)位置。使用該采樣算法能夠?qū)C(jī)器人下一時(shí)刻的位姿預(yù)測提供更有效預(yù)測數(shù)據(jù)。 2.在地圖創(chuàng)建中，采用2D激光雷達(dá)作為主要環(huán)境感知傳感器，針對室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)展的直線段模型，并針對該模型使用一種快速可靠的線段特征提取算法。該算法充分利用了激

3、光雷達(dá)精確性與快速性的特點(diǎn)，使用滑動窗口方法提取出環(huán)境的結(jié)構(gòu)化特征。該方法運(yùn)算起來簡單迅速，能夠在短時(shí)間內(nèi)對環(huán)境進(jìn)行多次掃描與分析，從而達(dá)到環(huán)境辨識的目的，基本滿足機(jī)器人實(shí)時(shí)導(dǎo)航的需求。 3.提出一種粒子群優(yōu)化的同時(shí)定位與建圖方法，該方法將粒子群優(yōu)化思想引入到機(jī)器人同時(shí)定位與建圖算法中。通過將最新的觀測值融入到粒子群優(yōu)化方法中，來調(diào)整粒子的提議分布，增強(qiáng)了預(yù)測的有效性，使重采樣后所獲得的粒子更好地服從機(jī)器人位置的后驗(yàn)分布。從而使