移動機(jī)器人基于多傳感器的地圖構(gòu)建和導(dǎo)航研究.pdf

1、本文以履帶式自主移動機(jī)器人AS-RF(越野版)為研究對象，利用機(jī)器人所配屬的云臺攝像機(jī)、激光傳感器、數(shù)字羅盤等多傳感器，實現(xiàn)了機(jī)器人的自定位、障礙物定位以及幾何特征地圖構(gòu)建等工作。 本文所研究的是基于路標(biāo)信息指導(dǎo)的室內(nèi)環(huán)境地圖創(chuàng)建，主要內(nèi)容可以分為以下幾個部分： 首先，根據(jù)搜索區(qū)域和機(jī)器人相對位置進(jìn)行運(yùn)動控制策略規(guī)劃，以直線模型、圓弧模型為主進(jìn)行自主漫游；根據(jù)聲納、紅外數(shù)據(jù)互補(bǔ)，引用“矩形安全區(qū)域”概念，劃分危險區(qū)、避障

2、區(qū)和警戒區(qū)，判斷障礙物可能位置，選擇不同的避障策略，保證了機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境下運(yùn)動的安全性；提出基于局部地圖角點角分線觀測點設(shè)置策略，并輔以時間模式或位移模式。通過光電編碼器模型獲得機(jī)器人當(dāng)前粗略位姿，驅(qū)動機(jī)器人搜索鏈表存儲的已確認(rèn)路標(biāo)，便于后續(xù)機(jī)器人自定位和目標(biāo)區(qū)域地圖創(chuàng)建工作的實現(xiàn)，并對光電編碼器數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，避免誤差累積。 其次，針對云臺采集到的圖像按照不同算法進(jìn)行灰度化、濾波、邊緣提取以及二值化處理，根據(jù)性能差異選擇理想組

3、合。提出了梯度方向直方圖指導(dǎo)下改進(jìn)Hough變換的直線提取算法，并通過最小二乘法進(jìn)一步完成精確擬合。根據(jù)路標(biāo)線條、顏色特征實現(xiàn)路標(biāo)在圖像中的識別，通過仿生模式識別融合激光傳感器數(shù)據(jù)，獲得路標(biāo)相對于AS-RF機(jī)器人的相對角度和距離信息。 再次，對激光采集數(shù)據(jù)點進(jìn)行預(yù)處理，采用自適應(yīng)變閥值法完成分隔工作，針對每個分隔區(qū)塊采用IEPF迭代算法進(jìn)行線性測試，測試各個區(qū)塊線性特性。擬合線性區(qū)塊，求取線段方程、不確定度和端點參數(shù)。將得到的局