基于激光扫描测距仪的移动机器人室内探索与导航的研究

发布时间：2022-04-28 19:21

　　环境建模,定位,路径规划是机器人导航的三大基本任务。在没有任何环境信息情况下,机器人首先要自主探索环境并建立环境模型,然后根据已建模型进行全局定位,路径规划等后续任务。为了感知环境完成导航任务,能够感知距离的激光扫描测距传感器被广泛运用在导航机器人上。本文针对带有激光扫描测距传感器在未知室内环境下的探索与导航问题进行了研究,本论文研究工作如下:1、针对机器人环境探索与建模问题,提出了一种以连续栅格地图为基础的前沿搜索算法。该算法利用径向基神经网络对测距传感器感知到的区域建立相应的局部的连续栅格地图,接着利用连续地图的梯度场,高效计算出概率前沿地图。在此基础上,按一定阈值选取有意义的前沿,并用K-means算法提取出下一个探索目标点。在机器人逐步建立地图的过程中,使用与径向基神经网络的相结合的贝叶斯委员机器（Bayesian committee machine）来将局部地图融合进全局地图中。实验仿真结果表明,利用此算法可以使机器人的有选择的生成目标点,提高了环境探索效率。2、为了解决基于已知地图的全局定位问题,提出了一种在霍夫空间上进行模型匹配,从而实现移动机器人定位的算法。该算法将霍夫... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 移动机器人环境建模的研究现状
    1.3 移动机器人环境探索的研究现状
    1.4 移动机器人的自主定位的研究现状
        1.4.1 移动机器人自主定位问题的分类
        1.4.2 移动机器人自主定位算法
    1.5 移动机器人路径规划的研究现状
    1.6 论文主要研究内容以及组织结构
第2章 基于径向基神经网络的环境建模与探索算法
    2.1 引言
    2.2 径向基神经网络
    2.3 基于径向基神经网络的环境模型建立
        2.3.1 传感器模型与训练数据
        2.3.2 地图融合算法
        2.3.3 径向基神经网络与高斯过程连续地图的对比
    2.4 基于前沿的未知环境探索算法
        2.4.1 前沿的搜索算法
        2.4.2 下一个探测点的生成
        2.4.3 探索过程仿真实验
    2.5 本章小结
第3章 基于霍夫变换与平移不变函数的全局定位算法
    3.1 引言
    3.2 霍夫变换与平移不变函数
        3.2.1 霍夫变换
        3.2.2 平移不变函数
    3.3 基于霍夫变换的地图匹配算法
        3.3.1 互相关函数
        3.3.2 机器人可能位置的计算
    3.4 实验
    3.5 本章小结
第4章 基于互信息的采样路径规划算法
    4.1 引言
    4.2 基于采样的路径规划算法
        4.2.1 快速搜索随机树
        4.2.2 快速搜索信息收集算法
    4.3 基于互信息的采样路径规划算法
        4.3.1 信息量的评估方法
        4.3.2 互信息的计算方法
    4.4 本章实验
    4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Iterated Conditional Modes to Solve Simultaneous Localization and Mapping in Markov Random Fields Context[J]. J.Gimenez,A.Amicarelli,J.M.Toibero,F.di Sciascio,R.Carelli.  International Journal of Automation and Computing. 2018(03)
[2]基于激光扫描测距的机器人粒子滤波定位技术研究[J]. 戈广双,李子龙,杨凯,马瑞鑫.  传感器与微系统. 2017(12)
[3]局部环境增量采样的服务机器人路径规划[J]. 陈彦杰,王耀南,谭建豪,毛建旭.  仪器仪表学报. 2017(05)
[4]移动机器人定位方法概述[J]. 张本法,孟祥萍,岳华.  山东工业技术. 2014(22)
[5]未知环境中自主机器人环境探索与地图构建[J]. 王东署,王海涛.  郑州大学学报(理学版). 2013(04)
[6]基于直线特征提取匹配搜救机器人的同步定位与地图构建[J]. 刘少刚,郭云龙,贾鹤鸣.  吉林大学学报(工学版). 2013(04)
[7]移动机器人扩展卡尔曼滤波定位与传感器误差建模[J]. 安雷,张国良,张维平,敬斌.  信息与控制. 2012(04)
[8]基于RSSI的机器人室内卡尔曼滤波定位算法研究[J]. 安雷,张国良,汤文俊.  计算机工程与应用. 2012(08)
[9]基于霍夫空间模型匹配的移动机器人全局定位方法[J]. 房芳,马旭东,戴先中.  机器人. 2005(01)

博士论文
[1]机器人室内未知环境探测规划研究[D]. 王立.浙江大学 2010

硕士论文
[1]移动机器人室内环境探索与路径规划问题的研究[D]. 王丹阳.北京工业大学 2016
[2]基于视觉定位的机器人地图数据库优化技术研究[D]. 胡晓霖.南京理工大学 2014
[3]基于单片机的数字式压力测量仪的研究[D]. 王妮.西安科技大学 2013
[4]Boosting分类算法的应用与研究[D]. 李想.兰州交通大学 2012
[5]超高频法在变压器局部放电检测技术中的应用[D]. 黄鑫.华北电力大学（北京） 2011
[6]基于RBF神经网络与模糊控制的电力系统短期负荷预测[D]. 张师玲.江苏大学 2010
[7]基于多传感器信息的移动机器人定位研究[D]. 王晓娟.浙江大学 2010



本文编号：3649376