移動機器人基于多傳感器的地圖構建和導航研究.pdf

1、本文以履帶式自主移動機器人AS-RF(越野版)為研究對象，利用機器人所配屬的云臺攝像機、激光傳感器、數字羅盤等多傳感器，實現了機器人的自定位、障礙物定位以及幾何特征地圖構建等工作。 本文所研究的是基于路標信息指導的室內環(huán)境地圖創(chuàng)建，主要內容可以分為以下幾個部分： 首先，根據搜索區(qū)域和機器人相對位置進行運動控制策略規(guī)劃，以直線模型、圓弧模型為主進行自主漫游；根據聲納、紅外數據互補，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，保證了機器人在室內環(huán)境下運動的安全性；提出基于局部地圖角點角分線觀測點設置策略，并輔以時間模式或位移模式。通過光電編碼器模型獲得機器人當前粗略位姿，驅動機器人搜索鏈表存儲的已確認路標，便于后續(xù)機器人自定位和目標區(qū)域地圖創(chuàng)建工作的實現，并對光電編碼器數據進行刷新，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行灰度化、濾波、邊緣提取以及二值化處理，根據性能差異選擇理想組

3、合。提出了梯度方向直方圖指導下改進Hough變換的直線提取算法，并通過最小二乘法進一步完成精確擬合。根據路標線條、顏色特征實現路標在圖像中的識別，通過仿生模式識別融合激光傳感器數據，獲得路標相對于AS-RF機器人的相對角度和距離信息。 再次，對激光采集數據點進行預處理，采用自適應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。將得到的局