基于激光線段特征的移動機器人主動同時定位與建圖.pdf

1、室內(nèi)環(huán)境是人類工作和生活的主要場所，也是移動機器人的重要工作環(huán)境之一，因此研究室內(nèi)環(huán)境中移動機器人的同時定位與建圖，不僅具有重要的理論意義，也將加快移動機器人進(jìn)入日常生活服務(wù)于人類社會的步伐，具有廣泛的實用價值和應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有的SLAM研究大多基于點特征開展，無法描述環(huán)境的結(jié)構(gòu)信息，建立的環(huán)境地圖缺乏實際意義，另外，機器人在探索過程中通常以隨機方式或預(yù)先跟蹤指定路徑的方式運動，缺乏自主性，對環(huán)境的適應(yīng)能力比較差。
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2、對上述問題，本文面向室內(nèi)環(huán)境，采用擴展卡爾曼濾波算法進(jìn)行狀態(tài)估計，對基于激光線段特征的移動機器人主動同時定位與建圖問題開展研究，主要內(nèi)容包括：
　　 1.針對當(dāng)前SLAM研究中點特征地圖存在的缺陷以及部分基于線段特征地圖的SLAM算法中狀態(tài)估計不一致的問題，根據(jù)SP模型(Symmetries andperturbations model)理論建立基于激光線段特征的系統(tǒng)模型。
　　 2.結(jié)合線段特征的特點，定義新的度量環(huán)境

3、探索增益的指標(biāo)-線段特征的虛擬延長線和實端點增加率，并將主動SLAM轉(zhuǎn)化成多目標(biāo)最優(yōu)控制問題，把定位與建圖的準(zhǔn)確性和環(huán)境探索增益作為主要的評價指標(biāo)，機器人執(zhí)行最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的控制輸入以實現(xiàn)主動的運動方式，從而更高效、更準(zhǔn)確地完成同時定位與建圖。
　　 3.對主動探索過程中機器人落入局部陷阱導(dǎo)致建圖失敗的問題進(jìn)行分析，并給出基于行為與基于廣義voronoi圖兩種不同層次處理方法，必要時引導(dǎo)機器人脫離局部陷阱向未探索區(qū)域運動以完成對