室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的三維地圖構(gòu)建與導(dǎo)航研究.pdf

1、自1947年第一臺(tái)遙控機(jī)械手被發(fā)明以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用極大地提高了人類(lèi)的生產(chǎn)力。而隨著機(jī)器人技術(shù)、智能化技術(shù)的日益成熟，機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景也從單一的工廠車(chē)間拓展到了人類(lèi)生活的方方面面，室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人就是其中一項(xiàng)重要的領(lǐng)域。在室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人的相關(guān)研究和開(kāi)發(fā)中，自主導(dǎo)航是一項(xiàng)核心技術(shù)，也是機(jī)器人能夠順利地完成各種服務(wù)（如安保巡邏、物體抓?。┑谋匾獥l件。但傳統(tǒng)的地圖建模和導(dǎo)航方案多采用二維激光傳感器，建立室內(nèi)環(huán)境的二維平面地圖，難以滿足復(fù)

2、雜室內(nèi)環(huán)境中的導(dǎo)航需求。
　　論文從室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人自主導(dǎo)航的應(yīng)用需求和關(guān)鍵技術(shù)出發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套低成本、高效的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人三維地圖構(gòu)建和導(dǎo)航平臺(tái)，致力于實(shí)現(xiàn)較為精準(zhǔn)的室內(nèi)三維導(dǎo)航方案，并為上層應(yīng)用提供一致的數(shù)據(jù)接口。該平臺(tái)架構(gòu)以面向服務(wù)的機(jī)器人操作系統(tǒng)（ROS）軟件框架為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了傳感器的數(shù)據(jù)采集、處理，三維地圖構(gòu)建，定位和導(dǎo)航等復(fù)雜功能?；赗OS的分布式節(jié)點(diǎn)模型和消息的發(fā)布-訂閱模型，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)增減、節(jié)點(diǎn)間的數(shù)

3、據(jù)共享以及遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)接收和命令發(fā)送。采用微軟 Kinect RGB-D傳感器作為獲取三維環(huán)境信息的主傳感器，搭配北陽(yáng) URG-04LX-UG01二維激光傳感器以提高自定位精度。即時(shí)定位與地圖構(gòu)建過(guò)程中采用了特征點(diǎn)匹配算法和全局閉環(huán)檢測(cè)算法，確保了三維點(diǎn)云拼接的準(zhǔn)確性。采用基于八叉樹(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)三維地圖進(jìn)行存儲(chǔ)，既能夠較好地保留完整的環(huán)境信息，又減少了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量和計(jì)算量。通過(guò)使用投影法將三維地圖投影生成二維柵格地圖，進(jìn)一步減少了導(dǎo)航過(guò)程的