基于擴展卡爾曼濾波的多機器人協(xié)作定位.pdf

1、隨著移動機器人學及其應用技術的不斷發(fā)展，單個機器人的有限能力己不能滿足完成復雜任務的要求，因而多機器人協(xié)作技術成為當前該領域的研究熱點之一。多機器人協(xié)作定位是提高多機器人系統(tǒng)自主能力的關鍵。雖然關于多機器人協(xié)作定位方法的研究很多，但是已有的大多數(shù)協(xié)作定位理論和方法還都局限于仿真分析階段，缺少在實際機器人平臺上對已有理論和方法的驗證與分析。 本文首先概述了多機器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并闡述了多機器人協(xié)作定位的基本問題、技術特點以及發(fā)展

2、趨勢。多機器人系統(tǒng)的構建和多傳感器信息的交互是協(xié)作定位研究的前提與基礎。本文不僅對所使用的Pioneer 3機器人平臺及其配備的多種傳感器進行了系統(tǒng)的說明，還對多源信息融合、多機器人間的通信、基于ARIA的任務控制與管理，以及視覺圖像的提取與處理等問題進行了分析與討論。 機器人相對位姿檢測與機器人狀態(tài)的估計與更新是實現(xiàn)多機器人協(xié)作定位的兩個核心問題。為了有效解決未知環(huán)境下的多機器人協(xié)作定位問題，本文提出了一種基于擴展卡爾曼濾波算

3、法的相對位姿估計與更新方法，并給出在理想狀態(tài)下的機器人位置不確定性的傳播公式。當編隊中某個機器人觀測到另外一個或多個機器人時，利用相對觀測信息來同時更新多機器人系統(tǒng)中每個機器人的位姿及協(xié)方差矩陣。相互觀測所獲得的多源信息為系統(tǒng)所共享，因而與單機器人定位相比較，該方法能有效提高機器人群體的協(xié)作定位能力。 以現(xiàn)有Pioneer 3機器人平臺為基礎設計并完成了多機器人協(xié)作定位的系列實驗，具體包括針對勻速與變速兩種不同情況下的協(xié)作定位實