基于本體論的室內(nèi)機(jī)器人語義地圖構(gòu)建方法研究.pdf

1、隨著移動機(jī)器人研究的日趨成熟和市場對移動機(jī)器人的需求日益凸顯，移動機(jī)器人的相關(guān)研究備受各界關(guān)注。當(dāng)機(jī)器人服務(wù)于室內(nèi)環(huán)境，成為家庭小助手時，原先工業(yè)上那些智能低下的機(jī)器人將不再滿足市場需求。室內(nèi)移動服務(wù)機(jī)器人要達(dá)到真正的智能必須要對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行感知從而進(jìn)行智能決斷。而對室內(nèi)環(huán)境感知的準(zhǔn)確性和完整性又決定了機(jī)器人智能決斷的準(zhǔn)確性。其中對室內(nèi)環(huán)境的感知主要包括機(jī)器人自身位姿的獲取和室內(nèi)環(huán)境地圖的構(gòu)建，SLAM(Simultaneous Loc

2、alization AndMapping，SLAM)能夠解決這個問題。但是SLAM所構(gòu)建的地圖僅包含機(jī)器人的位姿和環(huán)境特征信息，并沒有室內(nèi)環(huán)境的氣溫、環(huán)境對象屬性等信息。因此由SLAM構(gòu)得到的信息是缺失的。這導(dǎo)致機(jī)器人對環(huán)境的感知也是不完全的，這種不完全使得機(jī)器人只能進(jìn)行自主導(dǎo)航卻沒辦法進(jìn)行智能決斷。
　　本文在SLAM的基礎(chǔ)上，提出通過構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取機(jī)器人未獲取到的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將補(bǔ)足SLA

3、M中數(shù)據(jù)的缺失部分。同時通過引入本是哲學(xué)范疇的本體論，使用本體描述語言(OWL)對室內(nèi)領(lǐng)域中的異構(gòu)對象進(jìn)行本體化。作者期望通過本體論完成機(jī)器人對室內(nèi)環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)異構(gòu)環(huán)境信息的同構(gòu)轉(zhuǎn)換，同時借助本體的推理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在未知室內(nèi)環(huán)境中的語義地圖構(gòu)建和同步定位（Semantic Simultaneous Localization And Mapping，SSLAM），為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能決斷提供有效依據(jù)。
　　具體來講，本文主要分為五個模

4、塊。1）緒論。全面介紹了本文對論文的研究背景、研究意義、研究現(xiàn)狀。2）SLAM的研究。在對擴(kuò)展卡曼濾波算法(EKF-SLAM)深入研究基礎(chǔ)上，對其相關(guān)理論進(jìn)行闡述并進(jìn)行EKF-SLAM實(shí)驗(yàn)仿真，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明EKF-SLAM構(gòu)建的SLAM地圖（通過SLAM得到的地圖信息）是可信的，誤差在可接受的范圍。3）室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取。首先對獲取構(gòu)建SSLAM地圖（通過SSLAM得到的語義地圖信息）的其它環(huán)境因子的方法（ZigBee數(shù)據(jù)獲取）做了詳

5、細(xì)闡述，然后在實(shí)際環(huán)境中通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)獲取環(huán)境數(shù)據(jù);4）本體語義模型的SSLAM?；赟LAM地圖的構(gòu)建和ZigBee數(shù)據(jù)的獲取，作者對構(gòu)建SSLAM的本體論做了詳細(xì)的闡述，并給出了本體的構(gòu)建的過程，最后在此基礎(chǔ)上作者提出了本體數(shù)據(jù)到本體語義的轉(zhuǎn)換框架、機(jī)制和轉(zhuǎn)換規(guī)則;5）室內(nèi)智能機(jī)器人SSLAM構(gòu)建?；谇皫讉€模塊，作者做了一個簡單的SSLAM的實(shí)現(xiàn)，其中主要包括本體語義庫的建立、SLAM的獲取、環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取、語義轉(zhuǎn)換。最后在