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移动机器人同时定位与地图创建方法研究

在移动机器人导航中,实现机器人自身的准确定位是一项最基本、最重要的功能,也是移动机器人研究中备受关注、富有挑战性的一个重要研究主题。本文的研究工作就是围绕着移动机器人自主定位进行的。然而,机器人的定位是以环境地图为基础的,而环境地图的创建又需要精确的定位。在未知环境中,这是一个既矛盾又相关的过程。为了实现真正意义上的自主导航,必须把机器人定位和环境地图创建作为一个问题来解决,使机器人具有同时定位与地图创建(SLAM)的能力。本文在山东省自然科学基金课题“新型智能导游机器人(Y2002G18)”和山东省科技攻关项目“多语种智能导游机器人(031080124)”的支持下,对移动机器人定位和SLAM进行了研究。针对传统方法的不足,提出改进的机器人定位和SLAM方法,以提高移动机器人自主探测未知环境的能力。具体研究内容包括以下几方面:1、通过分析观测噪声统计特性对扩展卡尔曼滤波算法性能的影响,提出一种基于观测噪声模糊自适应调整的扩展卡尔  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

移动机器人同时定位与地图创建算法研究

随着社会信息化程度的提高,智能移动机器人逐渐在社会发展中担当重要的角色。同时定位与地图创建是移动机器人实现自主导航的核心内容,也是机器人由初级智能到无人干预、真正自主的关键环节。本文以提升同时定位与地图创建精度和鲁棒性为主要出发点,内容可概括如下:首先,介绍了移动机器人同时定位与建图所需的各种仿真模型以及该领域常用的标准数据集。其次,针对基于卡尔曼滤波类的机器人同时定位与地图创建算法存在的对噪声干扰鲁棒性差的缺点,设计一种基于容积扩展H?滤波的同时定位与地图创建算法。通过线性误差传播特性将容积变换嵌入到扩展H?滤波框架中,设计出同时具有容积卡尔曼滤波和扩展H?滤波优点的CEH?F滤波器;利用CEH?F计算同时定位与地图创建中的条件转移概率密度,提高了同时定位与地图创建运算精度和鲁棒性。再次,针对基于特征地图的移动机器人同时定位与地图创建问题,设计了无需雅可比矩阵计算的CH?FastSLAM算法。算法的特点在于:采用容积扩展H?粒...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
哈尔滨工程大学

基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究

基于视觉传感器的移动机器人同时定位与地图创建是当前机器人技术研究中非常活跃的一个研究方向。全景视觉以其视角范围大、获取信息丰富的优点在移动机器人领域得到了越来越多的应用。通常对全景视觉图像信息的处理需要对其进行展开,算法复杂、实时性差,且基于视觉的同时定位与地图创建算法的时间复杂度过高,难以达到实时性。本文针对全景视觉的丰富信息难以准确和实时处理的问题,在不需要对图像进行展开的情况下,对基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法进行了研究。首先,研究全景图像特征提取及匹配方法并对其进行改进。利用尺度不变特征提取SIFT提取全景图像特征。在全景图像的有效区域内,提出一种特征匹配的角度约束准则消除错误匹配;提出一种基于采样和Mean Shift算法的改进SIFT方法,在不需要对全景图像进行展开的情况下,利用控制采样点数量来控制特征点的数量,利用Mean Shift算法主动寻找尺度空间中的局部极值点。实验证明改进算法提高了特征提取...  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

全区域覆盖移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)技术的研究

本文以全区域覆盖移动机器人为研究对象,应用同时定位与地图创建(SLAM)理论建立导航系统。融合航位推算理论和基于环境特征的定位方法,设计了基于光电编码器——磁航向传感器组合和LMS激光雷达的混合定位系统。为实现复杂数据的处理,文中建立了传感器模型,从原始检测数据中提取特征线,依据数据融合技术采用椭圆关联门对特征直线的观测进行门限过滤,以加权欧式距离作为观测——预测间的距离度量构建关联矩阵,采用总距离最小准则,完成特征直线观测和预测间的最终匹配。在此基础上使用扩展Kalman滤波技术完成了基于特征直线的机器人位置更新。分析全区域覆盖移动机器人的工作特点,从理论上证明了全区域覆盖自主移动机器人应用的同时定位与地图创建方法的可行性和有效性,得出了相应的导航系统实现方案。最后提出了环境特征库创建与更新方法,以实现全区域覆盖移动机器人的同时定位与地图创建。通过计算机仿真,结果表明本文建立的混合定位系统和同时定位与地图创建方法是一种切实可行...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

移动机器人同时定位与地图创建的算法研究

随着微电子技术、计算机技术、信息融合技术和网络技术的快速发展,机器人技术的发展也十分迅速,特别是具有移动行走功能、环境感知能力及能够自主完成各种智能服务的自主移动机器人研究已经成为机器人技术领域的热点。对于移动机器人来说,具有自主导航能力是移动机器人走向实际应用的前提条件。自主导航的基础是移动机器人能够自主定位和地图构建。同时定位与地图创建(SLAM)是指在未知环境中,机器人通过自身传感器测量周围环境信息,估计自身位置和运动状态并同时估计和描绘周围环境地图的过程。本文对同时定位与地图创建的多种算法进行了研究,并且在传统方法的基础上进行一些改进,从而提高SLAM的性能和精度,主要研究内容如下:首先,概述课题研究的背景和研究的意义,介绍了国内外移动机器人SLAM问题的研究现状,并对移动机器人的系统模型进行了建模,建立的这些系统模型是研究SLAM问题的平台基础。其次,对移动机器人现有SLAM方法进行深入研究,重点分析了扩展卡尔曼滤波算...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北工业大学
河北工业大学

面向虚拟现实和遥操作的移动机器人同步定位与地图创建技术研究

近年来,随着机器人、计算机、宇航等技术的飞速发展和交叉融合,机器人被越来越广泛的应用在对未知环境的探索工作中。要探测未知环境,机器人应具有自主导航、自主建立电子地图、传送地图的能力,如果要完成某些特定任务,机器人还应该具有遥操作的能力。经过多年的发展,机器人的地图自主创建和遥操作技术在国际上已取得了诸多成果,但是在这些成果中地图创建和遥操作往往是脱钩的,地图通常只具有显示功能,遥操作也大多是在远程视频的帮助下完成的,这就形成一个问题:操作员在遥控机器人的时候不知道此时机器人在地图中的具体位置,很难对机器人的运动有一个整体规划。本文在国家863计划项目“危险化学反应器控制与修补移动机械手系统(2003AA421040)”的支持下,对上述问题展开了深入研究,建立了一套面向虚拟现实和遥操作的移动机器人同步定位与地图创建系统方案,该方案能够以虚拟现实的方式对未知环境进行三维建模和立体图形交互显示,并以虚拟现实系统为遥操作终端以无线网络为...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>