服務機器人室內未知環(huán)境主動探索與特征地圖構建.pdf

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

2、境中動態(tài)因素的提取，構建了一個主動探索與地圖構建系統(tǒng)，對實際試驗中出現(xiàn)的問題進行了分析，提出了解決方法。
　　本文首先從機器人的運動模型、傳感器模型和里程計模型三個角度對服務機器人平臺進行了分析，從實際應用角度對后期工作中需注意的問題進行了說明。
　　針對RRT在已知靜態(tài)環(huán)境中應用的局限性，為避免探索的盲目性，將RRT與邊界啟發(fā)式路徑規(guī)劃相結合，融入包圍式搜索思想，并加入動態(tài)因素避障策略，提出了一種適用于室內服務機器人構建地

3、圖的探索方法HSRRT，并通過仿真驗證了其可行性。
　　在點線特征地圖框架下，針對角特征點提取困難的問題，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；運用差分法實現(xiàn)了動態(tài)因素的提??；最終通過地圖優(yōu)化降低了存儲空間，實現(xiàn)了一個完整的地圖構建系統(tǒng)。
　　在實驗方面，通過Matlab仿真實驗驗證了HSRRT算法的可行性；在地圖構建方面驗證了逐步二分法的實用性，并通過與三點預測法對比證明了其準確