移動機器人在非平坦地形上的自主導(dǎo)航研究.pdf

1、移動機器人的自主導(dǎo)航能力是實現(xiàn)機器人智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一。而隨著移動機器人應(yīng)用范圍的不斷擴大，對于移動機器人在更復(fù)雜、更廣闊環(huán)境中的自主導(dǎo)航能力的要求也隨之上升。與目前移動機器人的主要工作環(huán)境相比，復(fù)雜環(huán)境的一個顯著特點是包含非平坦的地形。
　　 本文首先介紹了異構(gòu)視覺傳感器系統(tǒng)，并對移動機器人在非平坦地面上基于異構(gòu)視覺傳感器的自主導(dǎo)航方式進行了研究。通過對移動機器人自主導(dǎo)航過程的分析，確定了導(dǎo)航過程中的關(guān)鍵功能，即環(huán)境地圖創(chuàng)建

2、、可通過性分析、自主定位與路徑規(guī)劃，并對其分別進一步深入研究。
　　 通過對現(xiàn)有柵格地圖形式的改進，本文提出2.5D柵格地圖的定義，有效提高了保存三維環(huán)境信息的效率。同時結(jié)合2D柵格地圖，提出環(huán)境的混合柵格地圖描述以及自主導(dǎo)航過程中基于異構(gòu)視覺傳感器的混合柵格地圖創(chuàng)建方法。
　　 當機器人在非平坦地形上運行時，機器人需要具備實時判斷是否能夠通過指定區(qū)域的能力?；谠趯?dǎo)航過程中創(chuàng)建的混合柵格地圖，本文提出采用實時可通過性分

3、析的方法來協(xié)助機器人規(guī)劃路徑。對于2D環(huán)境模型根據(jù)其在圖像中表現(xiàn)的特征，如顏色、紋理等進行判斷。對于3D環(huán)境模型，則根據(jù)地形的三維輪廓提取表征地形的特征，通過模糊邏輯方法對多個地形特征進行判斷，決定指定區(qū)域的可通過性。
　　 同時，本文對利用全維視覺圖像序列實現(xiàn)機器人在空間中的六自由度自主定位方法進行了研究，提出結(jié)合全維視覺、立體視覺、傾斜計的機器人自定位方法。在機器人傾斜狀態(tài)下，利用傾斜計反饋對全維圖像序列中特征提取與跟蹤結(jié)果

4、進行補償，以此獲得較好的定位結(jié)果。
　　 結(jié)合混合柵格地圖及可通過性分析結(jié)果，本文首先解決由柵格地圖搜索方向限制造成的路徑次優(yōu)問題。其后針對2.5D柵格地圖中的路徑規(guī)劃問題提出2.5D D*算法，并對在未知環(huán)境中的路徑規(guī)劃方法進行啟發(fā)函數(shù)及重規(guī)劃條件的優(yōu)化設(shè)計，提高未知環(huán)境中的規(guī)劃效率。
　　 綜合以上所提出的移動機器人在非平坦地形上自主導(dǎo)航過程中關(guān)鍵技術(shù)的解決方法，本文以仿真與實驗結(jié)果驗證了移動機器人在非平坦地形上，通