基于激光雷达的移动机器人室内三维地图构建

发布时间：2021-10-27 15:33

　　地图构建是保证移动机器人真正实现自主移动、导航等功能的重要前提,是环境感知的重要方面,是实现机器人智能化的关键技术之一。为实现自主高精度的地图构建,本文构建了一套移动机器人自主地图构建系统,实现了移动机器人定位与建图、视点选取与路径规划。具体研究内容和成果如下:（1）为实现移动机器人在室内环境中自主构建三维地图,构建了一套基于激光雷达的低成本、高精度移动机器人系统,分别设计了机器人的感知模块、数据处理模块和驱动控制模块;并通过实验测试验证了移动机器人各系统模块的功能,测试结果表明该系统满足本文的性能需求。（2）为了实现室内大场景的三维地图构建,首先针对移动机器人的室内定位问题,提出了一种融合激光雷达、惯性器件和里程计的组合定位方法,该方法使用惯性器件与里程计组合定位得到高频位姿输出,并通过点云匹配得到的低频位姿进行修正,实验结果表明,有点云匹配修正和无点云匹配修正相比,定位误差减少了75%;然后针对地图构建方式,分别设计了基于站点匹配的构图方法和连续构图方法,通过实验验证了构图方法的可行性,并对移动机器人构建出的地图和标准地图进行了对比分析与实验,其中基于站点匹配地图构建的平均误差为0... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

斯坦福大学（a）与iRobot公司（b）研发的机器人

（a）Shakey （b）Packbot 510图 1.1 斯坦福大学（a）与 iRobot 公司（b）研发的器[12]由美国国家宇航局研制（图 1.2），用于检查火星上载了两个照相系统用于任务组对该机器人的操控以及拍摄测碳水化合物的质谱仪、气相色谱仪和激光分光计，搭载物学分析仪，搭载的避障相机分布在好奇号的前后两侧，当止碰撞，并且能够通过三维图像定位好奇号的机械臂的位各样的传感器用于检测火星地表环境，并且具备一定智能

（a）THBIP-II （b） Anbot图 1.3 清华大学（a）与国防科技大学（b）研发的机器国首辆月球车（图 1.4），其设计质量为 140kg，使用太阳能作了红外成像光谱仪、测月雷达、X 射线谱等多种科学探测仪器，用于感知自身的姿态信息、位置信息、周围的地图信息。玉兔号运动以及避障，并在月球上完成各类探测任务。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究[J]. 季宇寒,李寒,张漫,王琪,贾稼,王库.  农业机械学报. 2018(02)
[2]基于一种改进A*算法的移动机器人路径规划[J]. 孙炜,吕云峰,唐宏伟,薛敏.  湖南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[3]三臂多功能棚室农业机器人的运动学分析及试验[J]. 权龙哲,张冬冬,查绍辉,奚德君,王昊.  农业工程学报. 2015(13)
[4]一种可搜索无限个邻域的改进A*算法[J]. 辛煜,梁华为,杜明博,梅涛,王智灵,江如海.  机器人. 2014(05)
[5]嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术[J]. 吴伟仁,周建亮,王保丰,刘传凯.  中国科学:信息科学. 2014(04)
[6]美军战场救援机器人系统研究进展[J]. 赵润州,侍才洪,陈炜,徐成,张新雷,张西正.  军事医学. 2013(04)
[7]基于改进A*算法的室内移动机器人路径规划[J]. 王殿君.  清华大学学报(自然科学版). 2012(08)
[8]卡尔曼滤波在四轴飞行器导航中的应用[J]. 徐华中,余飞,何家俊.  武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2012(03)
[9]GPS/INS组合导航系统中的高斯粒子滤波混和算法[J]. 熊剑,郭杭,熊智,周翟和.  中国惯性技术学报. 2012(02)
[10]NASA发射有史以来最先进的火星探测器[J]. 龙雪丹.  导弹与航天运载技术. 2011(06)

硕士论文
[1]基于双目视觉的移动机器人室内三维地图构建方法研究[D]. 周智.哈尔滨工业大学 2017
[2]激光雷达点云采集和三维重建软件系统实现[D]. 白鑫鹏.西安电子科技大学 2014



本文编号：3461887