移動機器人探索式在線構(gòu)建環(huán)境地圖的研究.pdf

1、解決定位與地圖構(gòu)建的問題，是智能移動機器人實現(xiàn)導航與探索環(huán)境的前提。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，移動機器人的傳感器在精度、魯棒性以及售價都在不斷改善，投入定位與地圖構(gòu)建的研究人員也不斷增多，移動機器人被動式構(gòu)圖也逐步成熟。但是主動式構(gòu)圖方法的研究相對較少，對于移動機器人如何高效自主地構(gòu)建未知環(huán)境地圖仍是一個亟待解決的問題。
　　通過對移動機器人的同時定位與構(gòu)圖方法、路徑規(guī)劃與導航以及未知環(huán)境探索策略研究，提出了移動機器人探索式構(gòu)圖課題

2、。本文主要針對大面積復雜環(huán)境的地圖融合和魯棒導航、以及未知環(huán)境的探索策略等方面提出了一些改進方案和算法，以提高探索式構(gòu)圖的構(gòu)圖一致性、探索效率等。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面。
　　1.提出了將點-線鄰近匹配方法（PLICP，Point-to-line based Iterative Closet Point）與RBPF-SLAM結(jié)合。通過點-線鄰近匹配方法對機器人相鄰掃描數(shù)據(jù)進行匹配，并將匹配結(jié)果用于糾正局部里程誤差，這樣

3、避免里程計累積誤差對構(gòu)圖算法的影響。PLICP采用混合智能搜索策略加速ICP求解過程。將PLICP匹配結(jié)果作為運動模型的輸入，提高了RBPF-SLAM算法對機器人姿態(tài)估計的精度，從而改善了構(gòu)圖的一致性。
　　2.針對動態(tài)窗口導航算法在環(huán)境復雜地面不平整的場景中魯棒性不足的問題，本文提出引入軌跡跟蹤算法彌補動態(tài)窗口開環(huán)控制給導航帶來的缺陷。采用軌跡跟蹤算法跟蹤動態(tài)窗口產(chǎn)生的局部路徑，在跟蹤局部路徑過程中，機器人根據(jù)當前定位信息快速調(diào)

4、節(jié)機器人的運動速度，而不是以動態(tài)窗口計算出的速度勻速運動，這樣減少地面不平整以及車輪打滑等噪聲帶來的影響，可以提高導航的精度和魯棒性。
　　3.對于移動機器人如何探索未知環(huán)境并構(gòu)建環(huán)境地圖問題，本文提出一種基于滾動窗口的探索式構(gòu)圖方法。該算法將傳統(tǒng)牛耕遍歷策略，改進為基于動態(tài)窗口的未知環(huán)境的探索方法，并與上述的改進地圖融合和路徑規(guī)劃與導航算法相結(jié)合，實現(xiàn)了快速高效的探索未知環(huán)境并構(gòu)建地圖。同時當機器人進入“死胡同”時，采用逃離策略