室內(nèi)服務機器人的三維地圖構(gòu)建與導航研究.pdf

1、自1947年第一臺遙控機械手被發(fā)明以來，工業(yè)機器人的廣泛應用極大地提高了人類的生產(chǎn)力。而隨著機器人技術、智能化技術的日益成熟，機器人的應用場景也從單一的工廠車間拓展到了人類生活的方方面面，室內(nèi)服務機器人就是其中一項重要的領域。在室內(nèi)服務機器人的相關研究和開發(fā)中，自主導航是一項核心技術，也是機器人能夠順利地完成各種服務（如安保巡邏、物體抓取）的必要條件。但傳統(tǒng)的地圖建模和導航方案多采用二維激光傳感器，建立室內(nèi)環(huán)境的二維平面地圖，難以滿足復

2、雜室內(nèi)環(huán)境中的導航需求。
　　論文從室內(nèi)服務機器人自主導航的應用需求和關鍵技術出發(fā)，設計并實現(xiàn)了一套低成本、高效的室內(nèi)移動機器人三維地圖構(gòu)建和導航平臺，致力于實現(xiàn)較為精準的室內(nèi)三維導航方案，并為上層應用提供一致的數(shù)據(jù)接口。該平臺架構(gòu)以面向服務的機器人操作系統(tǒng)（ROS）軟件框架為基礎，實現(xiàn)了傳感器的數(shù)據(jù)采集、處理，三維地圖構(gòu)建，定位和導航等復雜功能。基于ROS的分布式節(jié)點模型和消息的發(fā)布-訂閱模型，可以實現(xiàn)節(jié)點的動態(tài)增減、節(jié)點間的數(shù)

3、據(jù)共享以及遠程的數(shù)據(jù)接收和命令發(fā)送。采用微軟 Kinect RGB-D傳感器作為獲取三維環(huán)境信息的主傳感器，搭配北陽 URG-04LX-UG01二維激光傳感器以提高自定位精度。即時定位與地圖構(gòu)建過程中采用了特征點匹配算法和全局閉環(huán)檢測算法，確保了三維點云拼接的準確性。采用基于八叉樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對三維地圖進行存儲，既能夠較好地保留完整的環(huán)境信息，又減少了數(shù)據(jù)存儲量和計算量。通過使用投影法將三維地圖投影生成二維柵格地圖，進一步減少了導航過程的