動(dòng)態(tài)環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人的時(shí)空關(guān)聯(lián)地圖構(gòu)建的研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人的地圖構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)智能移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的關(guān)鍵，是移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃、環(huán)境探索、自主定位的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的地圖構(gòu)建方法都是基于靜態(tài)環(huán)境的假設(shè)，然而實(shí)際應(yīng)用中移動(dòng)機(jī)器人的工作環(huán)境都是動(dòng)態(tài)變化的，因而研究動(dòng)態(tài)環(huán)境中的地圖構(gòu)建對(duì)于智能移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本論文來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制的理論與方法研究”(項(xiàng)目號(hào)：60234030)。動(dòng)態(tài)障礙的存在直接導(dǎo)致移動(dòng)機(jī)器人的工作環(huán)境隨

2、著時(shí)間的推移而不斷變化，關(guān)聯(lián)障礙的時(shí)間屬性和空間屬性能夠更好地描述環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，可以提高移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)建環(huán)境地圖的精度。論文以中南大學(xué)智能所自行研制的中南移動(dòng)-1號(hào)機(jī)器人(MORCS-1)為原型系統(tǒng)，研究了二維動(dòng)態(tài)未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人時(shí)空關(guān)聯(lián)地圖的構(gòu)建問(wèn)題，主要集中在以下三個(gè)方面： 1．提出了動(dòng)態(tài)環(huán)境中基于時(shí)空關(guān)聯(lián)屬性的動(dòng)靜態(tài)障礙實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。為了快速有效地檢測(cè)動(dòng)態(tài)障礙與靜態(tài)障礙，提出了一種新的障礙表示方法，關(guān)聯(lián)障礙的空間屬

3、性與時(shí)間屬性。將不同時(shí)刻環(huán)境感知傳感器的讀數(shù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系中，分析障礙的時(shí)間屬性和空間屬性，就能夠識(shí)別動(dòng)態(tài)障礙和靜態(tài)障礙。該方法不需要將傳感器讀數(shù)映射到柵格地圖上，節(jié)省了存儲(chǔ)和計(jì)算時(shí)間。 2．提出了動(dòng)態(tài)環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人時(shí)空關(guān)聯(lián)地圖的實(shí)時(shí)構(gòu)建方法。針對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境中維持動(dòng)靜態(tài)柵格地圖構(gòu)建靜態(tài)一致地圖方法沒(méi)有處理定位誤差、地圖更新費(fèi)時(shí)、地圖精度不高的缺點(diǎn)，首先改進(jìn)了傳統(tǒng)的占用柵格地圖，引入時(shí)空關(guān)聯(lián)地圖的概念，其次采用八鄰域滾動(dòng)窗口