基于前沿评估的移动机器人自主环境探索

发布时间：2021-08-01 06:25

　　自主环境探索能力是衡量移动机器人智能性的重要标准之一。在室内二维栅格地图的基础上,提出了一种基于前沿评估的移动机器人自主环境探索方法,该方法采用联合广度优先搜索方法提取栅格地图的前沿栅格,并在前沿栅格的评判过程中引入前沿栅格的信息增益和代价值,以优化最佳探索点搜索策略。利用实际移动机器人平台,在室内办公环境与传统前沿搜索方法进行了对比试验,实验结果证明所提方法在探索时间、探索路径长度及探索效率方面均优于传统方法。 

【文章来源】：控制工程. 2020,27(S1)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

移动机器人系统Fig.1Mobilerobotsystem

椒ń?醒橹ぁ?实验采用的两轮差动控制移动机器人，如图1所示。图1移动机器人系统Fig.1Mobilerobotsystem配备HokuyoUTM-30LX二维激光传感器作为环境数据获取设备，采用技嘉BrixBSi7H-6500微型电脑作为移动机器人的处理单元，该电脑CPU为i7-6500，具有6G内存和256G硬盘，实验环境为大连理工大学创新园六楼室内环境。4.1前沿栅格搜索实验移动机器人获取实验环境的二维激光数据，由于激光的测量距离有限和环境中存在障碍物，所获取的环境数据并不完整，存在未探索区域，如图2所示。图2基于探索环境模型的前沿提取结果Fig.2Theresultoffrontierextractionbasedonexplorationenvironmentmodel浅色区域为已探索区域，深色区域为未探索区域，浅色区域中的白色虚线为移动机器人移动轨迹，图中间部位的深色方框表示移动机器人当前位置。为了实现移动机器人的自主探索，首先需要在该环境中提取地图前沿栅格。利用本文所提的双层广度优先搜索方法，对已探索区域和未探索区域交界处的前沿栅格进行搜索，图2中白色栅格为搜索得到的前沿栅格。从结果可见，从地图中提取出来的前沿栅格可以完整描述已探索区域的前沿。该算法在移动机器人的处理单元上的计算频率约为10Hz，由于前沿栅格的搜索频率过快会使探索点不断闪动，因此在后续实验中前沿栅格的搜索频率将人为设置为5Hz。4.2前沿栅格评估实验在已提取环境模型所有前沿栅格的基础上，综合对比前沿栅格集合尺寸与移动机器人尺寸，抛弃不满足移动机器人通过条件的栅格，并通过综合考虑前沿栅格信息增益和移动机器人到前沿栅格代价对剩下的前沿栅格进行评估，此处前沿栅格评判函数的两个权重系数α和?

前沿评估结果Fig.3Theresultoffrontierevaluation

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3314997