基于前向視覺的機(jī)器人自定位及環(huán)境認(rèn)知.pdf

1、隨著智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿生學(xué)、人工智能等學(xué)科的飛速發(fā)展，智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研究越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。移動(dòng)機(jī)器人自主定位是智能導(dǎo)航和環(huán)境探索研究的基礎(chǔ)，是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正智能化和完全自主的關(guān)鍵技術(shù)。移動(dòng)機(jī)器人的工作環(huán)境可分為室外環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境兩種，本文主要針對(duì)非完整移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境中的自主定位和環(huán)境認(rèn)知兩個(gè)核心問題進(jìn)行研究。 本文主要研究自主移動(dòng)機(jī)器人基于前向視覺傳感器在室內(nèi)走廊環(huán)境中的自定位問題。首先介

2、紹了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人自定位研究現(xiàn)狀，闡述了定位研究的主要方法、關(guān)鍵問題以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。然后建立了一個(gè)有效的環(huán)境地圖描述移動(dòng)機(jī)器人的工作空間。 在大型室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境的移動(dòng)機(jī)器人視覺定位任務(wù)中，機(jī)器人要以有效的方式理解，解釋以及表達(dá)工作環(huán)境的相關(guān)信息，才利于機(jī)器人對(duì)場(chǎng)景的有效分析。本文討論了基于單向視覺的室內(nèi)走廊環(huán)境的自定位，開發(fā)了基于Pioneer3D的人機(jī)交互式可視化自定位系統(tǒng)，提出幾何—拓?fù)浠旌先S地圖的環(huán)境地圖，給出了單向傳感

3、器成像模型以及基于反饋分層估計(jì)融合的自定位算法。實(shí)驗(yàn)分析了給定初始位姿和觀測(cè)信息下定位系統(tǒng)的精度和位姿估計(jì)的收斂情況，在考慮動(dòng)態(tài)障礙物的遮擋情況下，機(jī)器人在復(fù)雜的走廊區(qū)域中完成了在線環(huán)境感知和運(yùn)動(dòng)自定位任務(wù)。 未知環(huán)境中的移動(dòng)機(jī)器人只具有較少的先驗(yàn)知識(shí)，因此對(duì)環(huán)境的認(rèn)知是實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模、定位、規(guī)劃、行動(dòng)等自主導(dǎo)航控制的基本前提。移動(dòng)機(jī)器人的認(rèn)知理論與方法研究涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、認(rèn)知心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、仿生學(xué)等領(lǐng)域，是新興的交叉學(xué)