動態(tài)環(huán)境下陪護(hù)機(jī)器人自主定位方法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、陪護(hù)機(jī)器人自主定位方法是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題，也是機(jī)器人導(dǎo)航的關(guān)鍵問題。其面臨的室內(nèi)工作環(huán)境往往同時(shí)包含有未知的靜態(tài)和動態(tài)障礙物，具有不確定性和未知性。本課題以國家863高技術(shù)項(xiàng)目《助老/助殘機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究》的子課題《實(shí)用型陪護(hù)機(jī)器人》為背景，以HHR-0303陪護(hù)機(jī)器人為開發(fā)平臺，開發(fā)和擴(kuò)展基于激光測距的機(jī)器人導(dǎo)航軟件系統(tǒng)，針對家庭動態(tài)和靜態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)陪護(hù)機(jī)器人自主識別動態(tài)障礙物、自主定位等典型作業(yè)任務(wù)。
　　針對全局地圖信息

2、未知的室內(nèi)環(huán)境中機(jī)器人全局定位精度低、實(shí)時(shí)性差等問題，研究了利用激光測距儀進(jìn)行相對定位的掃描匹配算法，首先分析介紹了傳統(tǒng)迭代最近點(diǎn)算法(Iterative Closest Point，ICP)，針對ICP算法對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動匹配問題不敏感及容易陷入局部最小點(diǎn)的問題，給出一種基于MBICP(Metric-Based Iterative Closest Point)算法的陪護(hù)機(jī)器人自主定位方法，關(guān)鍵是采用了一種同時(shí)考慮平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的度量距離。通

3、過開發(fā)分析演示軟件，比較自定位模塊里ICP和MBICP算法的匹配特性，并研究了MBICP算法中L參數(shù)對匹配精度的影響。分析結(jié)果表明MBICP算法較好地解決了旋轉(zhuǎn)位移的匹配，并提高了單次定位匹配精度和匹配時(shí)間。
　　針對機(jī)器人在運(yùn)動過程中定位問題，本文給出了一種將里程計(jì)與激光傳感器信息進(jìn)行融合的方法，以提高定位精度。而針對陪護(hù)機(jī)器人實(shí)時(shí)自主定位時(shí)，相鄰時(shí)刻掃描點(diǎn)不完全匹配的問題，本文提出一種將雙向最近點(diǎn)規(guī)則(Dual Closest

4、 Point，DCP)應(yīng)用于MBICP算法的陪護(hù)機(jī)器人自主定位改進(jìn)方法，克服因遮擋等原因造成的掃描信息缺失或差錯(cuò)，減少錯(cuò)誤匹配，提高了算法的魯棒性;并根據(jù)激光測距儀掃描的數(shù)據(jù)具有空間和時(shí)間上相關(guān)性這一特點(diǎn)，改進(jìn)對應(yīng)點(diǎn)搜索算法，提高算法的實(shí)時(shí)性。最后通過搭建的運(yùn)動仿真平臺，驗(yàn)證了該改進(jìn)方法的有效性。
　　針對室內(nèi)動態(tài)環(huán)境中出現(xiàn)的動態(tài)障礙物影響掃描匹配從而影響自主定位精度的問題，給出一種將時(shí)空關(guān)聯(lián)法應(yīng)用于動態(tài)障礙物識別的方法，有效地識