收藏本站
《大连理工大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自主移动机器人地图构建、探索及定位研究

王玉峰  
【摘要】:本文主要研究基于不确定信息的自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot,AMR)同时定位和地图构建(Simultaneous Localization and Map Building,SLAM)以及地图探索导航(Map Exploration,ME)问题,旨在构建一个完整的系统,使得机器人在完全未知结构化环境下实现“完全自主”地图开发的能力。 首先,本文对不同的测距传感器进行了比较,分析了各种环境因素对激光测距仪的影响,表明将激光测距仪用于移动机器人的地图构建和定位研究具有独特的优势;同时对激光测距的距离和角度的标准偏差重新进行了界定,并建立了激光传感器和里程计的误差模型。在此基础上,从系统的角度对SLAM和ME的体系结构进行了设计,采用了由上到下的灵活的层式结构。 其次,在回顾和总结目前存在的移动机器人同时定位和地图构建的研究方法的基础上,本文提出了一种新的基于概率模型的几何地图三步构建方法:改进角度直方图特征提取、加权最小二乘法特征拟合和动态特征更新;线段特征协方差矩阵的计算实现了离散化,大大减少了对存储空间和计算量的要求。应用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)实现了机器人厘米级别的高精度定位,并将定位结果应用于地图构建,从而构成了完整的SLAM系统。动态和静态两种环境下的实验结果证明,系统准确性高而且具有较好的实时性和鲁棒性,达到了设计要求。 针对地图探索导航的研究,本文阐述了基于几何地图进行移动机器人地图探索导航和其它导航研究的不同之处,按照全局目标规划、局部路径规划和实时避障三层进行了分别设计。在全局目标规划中,引入了“未知区域”的概念进行上层的探索目标规划,在实现形式上则采用了“决策树”的数据模型:在局部路径规划中,采用“子目标”和“圆弧轨迹”的办法规划出了以线段和圆弧组成的探索路径,同时利用“矩形安全区域”对路径的安全性进行了验证;在实时避障层,直接采用传感器原始数据构造了“虚拟避障点”,采用圆弧轨迹进行了避障路径的设计,从而保证了机器人在动态环境下的安全性。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP242

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王忠善;何欣;付亮亮;;基于超声测距特征提取的移动机器人EKF SLAM研究[J];光机电信息;2010年07期
2 陈莹;韩崇昭;;基于多模板中值滤波器的地形图创建方法[J];系统仿真学报;2007年07期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 尹晓红;自动引导车运动分段控制技术研究[D];合肥工业大学;2011年
2 王仲民;移动机器人路径规划及轨迹跟踪问题研究[D];河北工业大学;2006年
3 郭利进;大尺度环境下移动机器人同时定位与地图创建研究[D];天津大学;2007年
4 上官望义;轮式移动机器人移动性能研究及样机设计开发[D];西安理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 谢宏健;动态未知环境下移动机器人的实时路径规划[D];华东理工大学;2011年
2 戴永强;自寻迹切割机器人的同步定位和地图创建研究[D];吉林大学;2011年
3 谢爱珍;搜救机器人运动控制系统完善与改进[D];山东大学;2011年
4 皮旷怡;未知环境下移动机器人实时避障及定位研究[D];大连海事大学;2007年
5 杨峰;移动机器人基于多传感器的地图构建和导航研究[D];合肥工业大学;2008年
6 刘美堂;家用保安机器人避障传感单元研制及路径规划研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 胡淼;基于TOF相机的三维点云地图创建和可视化研究[D];湖南大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪雨萌;钱桦;谭月胜;周满平;;五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用[J];安徽农业科学;2012年03期
2 彭生祥,李凯;多移动机器人编队行进中的行为分解[J];北京服装学院学报;2004年01期
3 陈志;汪先兵;王璕;刘丽;骆远福;;采用指数积的三自由度机器人运动学方程[J];兵工自动化;2006年05期
4 翟大庆;;气轮机叶片未知曲面的机器人自动搜寻技术[J];兵工自动化;2006年09期
5 张新予;匡以顺;;多自由度墙体喷涂机器人机构设计[J];兵工自动化;2009年06期
6 富宏亚;邵忠喜;路华;刘源;;七自由度纤维铺放机后置处理算法及比较[J];兵工学报;2010年06期
7 徐宁寿,张建华,曹正才,潘映辐,铁艳梅;内模自适应卡尔曼滤波在视觉诱发脑电信号提取中的应用──提取视觉诱发脑电信号的新方法之五[J];北京工业大学学报;2001年02期
8 徐宁寿,张建华,张其善;内模自适应卡尔曼滤波新方法及其在GPS信号估计中的应用[J];北京工业大学学报;2001年02期
9 陈志翔,黄勇,卢振洋,殷树言;弧焊机器人系统的运动学求解[J];北京工业大学学报;2002年03期
10 阮晓钢;陈静;蔡建羡;李欣源;;复杂环境下两轮自平衡机器人稳定控制研究[J];北京工业大学学报;2011年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 方浩;李路;贾睿;窦丽华;;考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 高法钦;谈展中;;无源北斗3星/惯导组合导航数据融合算法研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
5 徐德;景奉水;谭民;;基于Linux操作系统的开放式工业机器人实时控制研究[A];钱学森科学贡献暨学术思想研讨会论文集[C];2001年
6 林晓鹰;;摩托车自动焊接生产系统仿真[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
7 臧庆凯;李春贵;闫向磊;;基于MATLAB的PUMA560机器人运动仿真研究[A];广西计算机学会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 杨朝虹;张海珠;;机器人技术的应用与发展[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年
9 董晓倩;黄军辉;黄素平;;一种智能轮椅的静态路径规划方法[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
10 黄晔;张燕;;关节型机械手的结构创新设计[A];绿色制造与低碳经济——2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 刘津甦;复杂环境中的人形机器人行走规划[D];中国科学技术大学;2010年
6 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
7 唐志国;机械臂操作柔性负载系统分布参数建模与控制方法研究[D];吉林大学;2011年
8 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
9 李正义;机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D];华中科技大学;2011年
10 尹晓红;自动引导车运动分段控制技术研究[D];合肥工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
3 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
5 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
6 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
7 娄玉冰;基于“最优激励轨迹”的工业机器人动力学参数辨识研究[D];郑州大学;2010年
8 赵进科;正交三自由度并联机构动力学分析[D];郑州大学;2010年
9 史文韬;基于DSP的水下机器人嵌入式控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张斌;基于MIMU的捷联惯性导航系统数据采集与处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈向伟,王龙山,刘庆民,崔治;基于CCD图像的圆度误差测量的研究[J];半导体光电;2004年04期
2 王小平,王彦芳,李夏青;非介入式智能超声波流量计[J];半导体技术;2000年05期
3 谷东兵,宋正勋,胡豁生,布雷德·麦克;移动机器人的局部路径规划与控制[J];兵工学报;2000年01期
4 续爽,贾云得;一种基于意图跟踪和强化学习的agent模型[J];北京理工大学学报;2004年08期
5 陈华华,杜歆,顾伟康;基于神经网络和遗传算法的机器人动态避障路径规划[J];传感技术学报;2004年04期
6 苏胜利;项志宇;;基于二维激光雷达的自动室内三维重建系统[J];传感技术学报;2007年05期
7 吴功伟;周文晖;顾伟康;;基于视差空间的双目视觉里程计[J];传感技术学报;2007年06期
8 孙华,陈俊风,吴林;多传感器信息融合技术及其在机器人中的应用[J];传感器技术;2003年09期
9 王仲民,岳宏,刘继岩;移动机器人多传感器信息融合技术述评[J];传感器技术;2005年04期
10 郑德华;;ICP算法及其在建筑物扫描点云数据配准中的应用[J];测绘科学;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴东晖;智能移动机器人的视觉导航技术[D];浙江大学;2001年
2 冯文镛;物品自动运送机器人(ACR)原型系统控制体系结构研究[D];浙江大学;2001年
3 项志宇;基于激光雷达的移动机器人障碍检测和自定位[D];浙江大学;2002年
4 孙炜;智能神经网络的机器人控制理论方法研究[D];湖南大学;2002年
5 徐则中;移动机器人的同时定位和地图构建[D];浙江大学;2004年
6 庄严;移动机器人基于多传感器数据融合的定位及地图创建研究[D];大连理工大学;2004年
7 林义忠;自主轮式移动机器人信号检测与智能控制[D];西安理工大学;2006年
8 史恩秀;轮式移动机器人的运动控制及定位方法研究[D];西安理工大学;2006年
9 胡终须;非完整移动机器人的鲁棒控制研究[D];华南理工大学;2000年
10 殷波;移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];中国海洋大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁华;移动机器人路径规划与视觉系统基础研究[D];浙江大学;2002年
2 高丽宏;移动机器人的路径规划和避障控制[D];大连理工大学;2002年
3 张宏烈;移动机器人全局路径规划的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 崔保成;差动式移动机器人轨迹控制和避障方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 胡征峰;基于多传感器信息融合的移动机器人导航定位研究[D];兰州理工大学;2003年
6 向静波;移动机器人的路径规划与控制研究[D];西北工业大学;2004年
7 蒋庆华;音叉电容式微机械陀螺接口电路设计研究[D];西北工业大学;2004年
8 杨毅;智能移动机器人的研究与开发[D];河北工业大学;2004年
9 刘旭;智能移动机器人路径规划及仿真[D];南京理工大学;2004年
10 郑向阳;自主式移动机器人路径规划研究[D];浙江大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 刘亚杰;王航宇;谢君;;狭窄环境中基于几何法的全局路径规划新方法[J];海军工程大学学报;2010年04期
2 吕宁;;AGV建模和自适应模糊滑模跟踪控制研究[J];昆明理工大学学报(自然科学版);2012年05期
3 彭登;徐建闽;林培群;;城市车路协同系统的通信及定位技术研究[J];计算机工程与设计;2011年03期
4 尹晓红;余自强;曹曌;杨灿;赵韩;;基于能量优化的无人驾驶车轨迹跟踪控制[J];轻工机械;2013年01期
5 李辉;李年裕;张豫南;闫永宝;;一种无人地面车的轨迹跟踪控制方法[J];装甲兵工程学院学报;2012年05期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张子迎;多机器人协作及环境建模技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
3 朱凤春;移动机器人导航与环境建模问题研究[D];山东科技大学;2007年
4 上官望义;轮式移动机器人移动性能研究及样机设计开发[D];西安理工大学;2009年
5 吴永海;全方位移动机器人运动控制及规划[D];浙江大学;2011年
6 杜航原;自主式水下航行器同步定位与地图构建算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 赵盼;城市环境下无人驾驶车辆运动控制方法的研究[D];中国科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄鲁粤;基于惯性传感器与声纳的水下机器人定位与地图构建[D];中国海洋大学;2010年
2 郑娟;自主式摊铺机行走系统运动建模与控制的研究[D];中南林业科技大学;2009年
3 黄莹;室外移动机器人导航信息压缩算法研究[D];东北电力大学;2011年
4 庄磊;智能移动机器人地图描述和导航方法研究[D];南京理工大学;2011年
5 张涛;大尺度环境移动机器人同时定位与地图构建算法的实现[D];中国海洋大学;2011年
6 宋沛;自主式水下机器人基于线特征的SLAM算法研究[D];中国海洋大学;2011年
7 王娟;复杂环境下基于贝叶斯蚁群算法的机器人路径规划研究[D];南京师范大学;2011年
8 倪朋飞;基于最优滤波的同步定位与地图构建方法研究[D];中国石油大学;2011年
9 杨启东;缩小自主导航机器人传感器检测盲区的研究[D];江苏科技大学;2011年
10 徐晓亮;家用伙伴机器人控制系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯文镛,杨灿军,陈鹰;基于遗传算法的自动导引机器人全局路径规划[J];机械科学与技术;2001年03期
2 刘振山,李欣,周爱玉;自主移动机器人系统的设计与实现[J];青岛大学学报(工程技术版);2004年03期
3 ;光学工业应用[J];中国光学与应用光学文摘;2001年04期
4 ;机器人、机械手、自动调节、控制与执行机构[J];电子科技文摘;2002年06期
5 ;机器人、机械手、自动调节、控制与执行机构[J];电子科技文摘;2002年10期
6 陈刚,程荫杭,赵广涛,闫晓霞;自主移动机器人实验平台的设计与实现[J];实验室研究与探索;2005年S1期
7 吴春明,张友军,朱淼良;分布式自主移动机器人集成环境[J];软件学报;1997年10期
8 赵忆文,谈大龙;基于速度矢量可行度的移动机器人多行为综合决策方法[J];信息与控制;2001年01期
9 李晟;舒兆根;胡惠道;唐修俊;;自主移动机器人——KDM—1系统[J];计算技术与自动化;1989年02期
10 严寒;;信息光学 其他[J];中国光学与应用光学文摘;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王斐;闻时光;吴成东;郭良;;自主移动机器人全局覆盖策略的设计与实现[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 陈刚;程荫杭;赵广涛;闫晓霞;;自主移动机器人实验平台的设计与实现[A];05'中国自动化产业高峰会议暨中国企业自动化和信息化建设论坛论文集[C];2005年
3 李鑫;陈薇;陈梅;张崇巍;;基于CMAC的自主移动机器人跟踪控制算法[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
4 林书禹;谢存禧;张铁;李琳;;移动机器人控制系统的数字PID混合控制[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
5 庄严;邢睿智;王伟;;XO/2实时操作系统在嵌入式移动机器人中的应用[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 郑蕾;唐飞;郝继飞;;图像边缘检测算法及在巷道分支识别中的应用[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
7 张乐杰;杨国胜;侯增广;谭民;;基于融合和人工势场的自主移动机器人路径规划研究[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
8 王彦锟;刘方;;一种快速稳健的图像旋转角度估计算法[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
9 李彩虹;李贻斌;宋勇;;一种移动机器人混合式体系结构[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 孙广成;;标志线特征匹配的机器人自定位方法[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 陈洪标 报道组 喻鸿彪 周薇薇;读书耕田不亦乐乎[N];浙江日报;2011年
2 唐新培;航天惯控开造智能机器人[N];中国航天报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 庄严;移动机器人基于多传感器数据融合的定位及地图创建研究[D];大连理工大学;2004年
2 徐贺;可重构多机动模式移动机器人及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 陈少斌;自主移动机器人路径规划及轨迹跟踪的研究[D];浙江大学;2008年
4 朱凤春;移动机器人导航与环境建模问题研究[D];山东科技大学;2007年
5 崔峰;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[D];河北工业大学;2007年
6 王薇;轮式移动机器人的运动控制研究[D];北京邮电大学;2009年
7 冯文镛;物品自动运送机器人(ACR)原型系统控制体系结构研究[D];浙江大学;2001年
8 郭利进;大尺度环境下移动机器人同时定位与地图创建研究[D];天津大学;2007年
9 季秀才;机器人同步定位与建图中数据关联问题研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 郭剑辉;移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉峰;自主移动机器人地图构建、探索及定位研究[D];大连理工大学;2004年
2 杨晟;遥自主移动机器人关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 汪剑;全自主移动机器人目标跟踪系统的研究[D];西安工业大学;2010年
4 陈武斌;地面自主移动机器人路径规划与测试架构研究[D];浙江大学;2011年
5 周爱玉;基于微控制器的自主移动机器人导航系统的设计[D];中国海洋大学;2004年
6 刘振山;自主移动机器人运动控制系统的设计与实现[D];中国海洋大学;2004年
7 龚岳俊;基于扰动的自主移动机器人跟踪控制与驱动策略的研究[D];南京理工大学;2004年
8 张亮;自主移动机器人室内环境建模[D];浙江大学;2005年
9 陈正江;户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究[D];南京理工大学;2003年
10 刘艳梅;三维光学定位方法研究[D];沈阳工业大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026