服務(wù)機(jī)器人室內(nèi)未知環(huán)境主動(dòng)探索與特征地圖構(gòu)建.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)開始逐步走入家庭，自主探索室內(nèi)未知環(huán)境和構(gòu)建地圖是服務(wù)機(jī)器人的基本功能之一，因此不可避免地成為了研究的熱點(diǎn)，這是實(shí)現(xiàn)服務(wù)機(jī)器人自主性的第一步。面向室內(nèi)未知復(fù)雜環(huán)境，本文主要進(jìn)行了以下工作：
　　在快速擴(kuò)展隨機(jī)樹路徑規(guī)劃算法（RRT）的基礎(chǔ)上，提出一種適用于室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人構(gòu)建地圖的主動(dòng)探索方法；針對室內(nèi)環(huán)境，在點(diǎn)線特征地圖框架下對特征的提取方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種新的角特征提取方法；實(shí)現(xiàn)了對環(huán)

2、境中動(dòng)態(tài)因素的提取，構(gòu)建了一個(gè)主動(dòng)探索與地圖構(gòu)建系統(tǒng)，對實(shí)際試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，提出了解決方法。
　　本文首先從機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型、傳感器模型和里程計(jì)模型三個(gè)角度對服務(wù)機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行了分析，從實(shí)際應(yīng)用角度對后期工作中需注意的問題進(jìn)行了說明。
　　針對RRT在已知靜態(tài)環(huán)境中應(yīng)用的局限性，為避免探索的盲目性，將RRT與邊界啟發(fā)式路徑規(guī)劃相結(jié)合，融入包圍式搜索思想，并加入動(dòng)態(tài)因素避障策略，提出了一種適用于室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人構(gòu)建地

3、圖的探索方法HSRRT，并通過仿真驗(yàn)證了其可行性。
　　在點(diǎn)線特征地圖框架下，針對角特征點(diǎn)提取困難的問題，提出了逐步二分法；在直線提取過程中融入了Ransac算法，保證了直線特征的精確度；運(yùn)用差分法實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)因素的提取；最終通過地圖優(yōu)化降低了存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的地圖構(gòu)建系統(tǒng)。
　　在實(shí)驗(yàn)方面，通過Matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了HSRRT算法的可行性；在地圖構(gòu)建方面驗(yàn)證了逐步二分法的實(shí)用性，并通過與三點(diǎn)預(yù)測法對比證明了其準(zhǔn)確