未知環(huán)境下基于SLAM的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航算法研究.pdf

1、智能移動(dòng)機(jī)器人是一種在復(fù)雜的環(huán)境下工作的具有自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力的機(jī)器人。導(dǎo)航算法的研究是智能機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)話題。智能導(dǎo)航的目的就是在沒(méi)有人干預(yù)下使機(jī)器人有目的地移動(dòng)并完成特定任務(wù)，進(jìn)行特定操作。本文旨在結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金和湖北省青年杰出人才基金項(xiàng)目的需求，研究移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位與制圖(SimultaneousLocalizationandMapping，SLAM)問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，研究機(jī)器人導(dǎo)航算法，使得機(jī)器人在完

2、全未知結(jié)構(gòu)化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)“完全自主”。 文章首先回顧了導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，對(duì)導(dǎo)航技術(shù)中的核心問(wèn)題：定位與制圖進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出了機(jī)器人定位與制圖研究中存在的問(wèn)題，包括制圖復(fù)雜度、數(shù)據(jù)匹配難度以及定位制圖關(guān)聯(lián)度等；在此基礎(chǔ)上引出了本研究的重點(diǎn)：移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)定位與制圖(SLAM)算法，并對(duì)其算法構(gòu)架、屬性、以及分類等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了介紹。針對(duì)基于點(diǎn)特征的同時(shí)定位與制圖算法中存在的計(jì)算復(fù)雜度與信息豐富度之間的矛盾，本文提出了一種基于線特征

3、的同時(shí)定位與制圖算法。文章對(duì)基于線特征的SLAM算法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，給出了包括機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型、觀測(cè)模型的建立、數(shù)據(jù)匹配、狀態(tài)更新、地圖建立、地圖管理等方面的相關(guān)公式；并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了本算法的正確性與可靠性。 針對(duì)導(dǎo)航算法中對(duì)路徑規(guī)劃的要求，本研究中著重考慮了機(jī)器人的局部規(guī)劃即：避障；并對(duì)避障算法VFH/VFH+進(jìn)行了剖析。根據(jù)VFH/VFH+算法與SLAM算法的特點(diǎn)，將二者相結(jié)合，形成了一種新的機(jī)器人導(dǎo)航算法。該導(dǎo)航算法較