基于激光雷達的移動機器人室內(nèi)環(huán)境探測技術研究.pdf

1、隨著機器人技術研究和應用的不斷廣泛深入，越來越多的要求自主式移動機器人能夠在未知環(huán)境下工作。而自主探測是移動機器人導航技術的重要組成部分，是機器人在未知環(huán)境下順利工作所必須具備的能力。它以移動機器人實驗平臺為載體，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對復雜環(huán)境的高效探測，是當前國際學術界關注的熱點問題。 本論文以中南大學智能所研制的移動機器人“中南移動-1”(MORCS-1)為平臺，主要研究了基于激光雷達的移動機器人自主探測的相關技術，主要內(nèi)容如下

2、： 1、針對諸如墻壁、拐角、門口、房間和走廊這樣一些典型的環(huán)境特征，分別設計了一套有效地提取特征的算法。該算法充分利用了激光雷達快速準確的特點，把傳感器數(shù)據(jù)映射到機器人局部幾何地圖中來進行分析，只需從一次的即時觀測數(shù)據(jù)便可提取出環(huán)境特征，運算起來簡單快速，能夠在短時間內(nèi)對環(huán)境進行多次掃描與分析，滿足機器人實時導航的需求，比較傳統(tǒng)算法的性能有所改進和提高。 2、建立了幾何與拓撲相結(jié)合的混合環(huán)境模型。通過激光雷達獲取的環(huán)境信

3、息提取環(huán)境特征來建立幾何特征圖。然后在幾何地圖的基礎上提取拓撲信息，選擇環(huán)境特征點作為拓撲節(jié)點構(gòu)建出拓撲地圖，同時為每個拓撲節(jié)點保存它所對應區(qū)域的詳細幾何信息，這樣所建立的混合模型就從幾何與拓撲兩個層面對環(huán)境進行了較完整的描述。 3、針對未知的室內(nèi)環(huán)境，設計了幾何結(jié)合拓撲的高效探測策略：首先機器人在當前節(jié)點進行觀測提取出候選拓撲節(jié)點，接著從幾何與拓撲兩個層面對候選節(jié)點進行綜合評估，選擇一個最佳節(jié)點作為下一步要訪問的節(jié)點，同時把已