收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

移动机器人同步定位与地图重建算法研究

张亮  
【摘要】: 目前,移动机器人的研究范围已经从地面扩展到水下、空中、甚至太空和行星表面等多种环境,并取得了卓越的研究成果。在所有移动机器人的研究中,机器人自身的准确定位是一项最基本、最重要的功能。机器人自身定位的准确性依赖于环境地图的精确性,然而精确的环境地图重建又依赖于机器人自身定位的准确性。因此,环境地图的重建和机器人自身定位是一个相互关联的过程,为了实现机器人真正意义上的自主性,必须将这两个问题作为一个问题来进行考虑,以使得移动机器人同时具有准确的自身定位和精确的环境地图重建能力。本文针对这一问题,对环境地图重建,机器人定位以及多机器人地图融合算法分别进行了研究。 第一章绪论部分首先阐述了当前移动机器人技术的研究现状,然后对移动机器人的环境地图重建方法和定位算法进行了分类,最后给出了本论文的研究内容和论文结构。 第二章提出了一种新的二维激光测距仪数据分段算法。首先,构造了激光测距仪相邻数据点间的预测关联模型和测量模型。然后,利用无味卡尔曼滤波器对预测关联模型和测量模型的输出进行估计,通过测量模型的输出和实际二维激光测距仪的测量数据获得各个测量数据点的卡方分布,根据卡方分布进行测量数据中线段间断点的检测。最后,利用极坐标系下的最佳倾角和最佳距离对处于同一线段内的测量数据点进行线段拟合。 第三章提出了基于稀疏扩展信息滤波器的机器人同步定位与地图重建算法中稀疏化操作的最佳时机,合适的稀疏化操作方法,以及稀疏化操作后信息矩阵最大内存占用量的解析表达式。首先,通过对每个可应用稀疏化操作位置的稀疏化操作时间消耗和信息丢失进行分析,得到了稀疏化操作的最佳时机。然后,对迭代稀疏化操作和批处理稀疏化操作的计算量进行比较得到了一种合适的稀疏化操作方法。最后,通过对信息矩阵的分析,得到了稀疏化操作后信息矩阵最大内存占用量的解析表达式。 第四章提出了改进重采样方法和粒子采样函数的FastSLAM算法。首先,通过蒙特卡洛方法分析可知,粒子重采样和粒子采样函数是影响FastSLAM2.0算法中机器人位姿估计一致性的两个主要因素。然后,在粒子重采样判定时,综合考虑了粒子权重分布、各个粒子在上一时刻的测量残余一致性以及有效粒子数;在新粒子生成时,先利用指数等级方法选取父粒子,再根据交叉算子和选取的父粒子生成新的粒子。最后,构造了一种改进的辅助粒子滤波器,并将其作为FastSLAM算法的粒子采样函数。 第五章提出了一种基于机器人间相对测量数据的地图融合算法。首先,根据机器人间的相互测量数据推导出了多机器人的地图融合模型。然后,利用扩展卡尔曼滤波器算法推导出了融合地图中机器人位姿和路标位置之间的协方差矩阵,利用融合地图协方差矩阵的迹作为参考坐标系的选择标准。最后,利用机器人运动过程中的最大可检测范围和融合地图中的路标位置最大可能范围得到可能重复路标范围,构造可能重复路标之间的测量模型,运用卡方分布检测重复路标,对重复路标使用扩展卡尔曼滤波器进行信息融合。 第六章对本论文的研究成果和创新点进行了总结,并提出了进一步研究的方向和任务。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王野;;技术改进与市场拓展两手抓[J];机器人技术与应用;2007年06期
2 吕学诗;;工业机器人在生产和生活中的应用[J];机械制造;1980年07期
3 陈华志,谢存禧;移动机器人导航及其相关技术的研究[J];机床与液压;2003年04期
4 王麟森;;工业机器人技术概述[J];电子机械工程;1986年02期
5 孙波,陈卫东,席裕庚;基于粒子群优化算法的移动机器人全局路径规划[J];控制与决策;2005年09期
6 王坤;张洪;杨柳;柴志雷;;基于量子粒子群算法的机器人路径规划[J];微计算机信息;2010年11期
7 靳洋;张毅;;基于无线Ad Hoc网络的多移动机器人系统[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2006年S1期
8 李开生,张慧慧,费仁元,宗光华;定位传感器及其融合技术综述[J];计算机自动测量与控制;2001年04期
9 孙铁波;;单体移动机器人环境建模方法研究[J];科技信息;2008年28期
10 王俭;赵鹤鸣;陈卫东;;移动机器人全覆盖路径规划研究[J];微计算机信息;2006年08期
11 王海英;蔡向东;尤波;张礼勇;;基于遗传算法的移动机器人动态路径规划研究[J];传感器与微系统;2007年08期
12 王伟;;全球机器人专利技术调研分析[J];机器人技术与应用;2008年04期
13 苏丽颖,谭民;移动机器人构建地图的研究与发展[J];中国科学院研究生院学报;2002年02期
14 李剑,史水平,庄克玉;一种新颖的基于两个特征点的室内移动机器人定位方法[J];计算机测量与控制;2004年10期
15 明月;;球形机器人[J];发明与创新;2006年11期
16 刘志雄;李浙昆;;室内移动机器人自动充电技术[J];机械与电子;2007年03期
17 刘晶;;RFID技术在移动机器人同步定位中的应用[J];中南民族大学学报(自然科学版);2008年03期
18 王娜;马昕;;基于细化算法的移动机器人拓扑地图创建[J];计算机技术与发展;2009年10期
19 张海泉;苏联的机器人技术研究开发体系[J];机器人;1990年03期
20 王田苗;拼搏开拓 与时俱进——访机器人技术主题专家组组长王田苗教授[J];机器人技术与应用;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 常健;吴成东;李斌;;一种可变形移动机器人环境地图创建方法[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年
2 周光明;陈宗海;胡玉锁;陈春林;;复杂未知环境下移动机器人自主探测算法研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
3 张鑫;闫茂德;刘玉东;巨永锋;;未知环境下基于禁忌搜索的移动机器人自主导航[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 陈余庆;胡英;马孜;;基于贝叶斯理论的移动机器人相对定位[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 赵晖;王天然;刘德林;;分布式数据库在移动机器人中的应用[A];第十届全国数据库学术会议论文集[C];1992年
6 李俊泉;尹怡欣;;基于心理动力机制的移动机器人[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
7 周火凤;马保离;;离轴式拖车移动机器人的路径跟踪控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 鲁守银;马培荪;姜葵峰;;基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
9 关胜晓;许心德;曹洋;张彦;;移动机器人避开运动障碍物的策略[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
10 马钊;马保离;;参数不确定拖车移动机器人的直线路径跟踪[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张亮;移动机器人同步定位与地图重建算法研究[D];浙江大学;2009年
2 杨放琼;基于信息融合的移动机器人定位导航及其深海采矿应用研究[D];中南大学;2010年
3 李鹏;不完善信息融合技术及其在移动机器人中的应用[D];华中科技大学;2010年
4 顾嘉俊;移动机器人在非平坦地形上的自主导航研究[D];上海交通大学;2010年
5 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
6 赵立军;室内服务机器人移动定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 刘利枚;机器人同时定位与建图方法研究[D];中南大学;2012年
8 林吉良;移动机器人故障诊断与容错控制的研究[D];浙江大学;2009年
9 杨锦园;基于传感器管理的移动机器人融合算法研究[D];华中科技大学;2010年
10 冯肖维;基于多传感器信息融合的移动机器人位姿计算方法研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王友胜;FastSLAM2.0控制算法与PGR导航法则结合应用的可行性研究[D];大连交通大学;2010年
2 陈西博;家庭环境智能空间中服务机器人导航技术研究[D];山东大学;2010年
3 矫德余;基于嵌入式系统的智能巡检机器人研制[D];中国石油大学;2010年
4 余冠华;用于超市机器人的环境建模方法研究[D];沈阳工业大学;2010年
5 宋威;基于信息素的群体移动机器人控制系统研究[D];武汉理工大学;2010年
6 赵贺;基于机器人视觉图像的路径规划算法研究[D];合肥工业大学;2010年
7 朱俊;移动机器人路径规划及其控制策略的研究[D];西南大学;2010年
8 王娟娟;移动机器人路径规划方法研究[D];山东理工大学;2010年
9 郭贵冰;基于扫描匹配的移动机器人Range-only SLAM解决方法[D];燕山大学;2011年
10 彭朔;基于神经网络的核电站检修机器人的智能控制研究[D];华北电力大学(北京);2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 徐晓敬;路上走海底行插上翅膀飞长空[N];辽宁日报;2010年
2 本报记者 张舵吴思;机器人:给企业多少遐想[N];经济参考报;2007年
3 本报记者 何腾江 实习生 陈施雅;机器人技术如何与地方产业有机结合[N];中山日报;2008年
4 记者 杨文利;中国首次举办大规模机器人技术研讨会[N];中国高新技术产业导报;2009年
5 见习记者 王音 记者 张雯婧;青少年机器人竞赛活动研究培训中心在津落户[N];天津日报;2011年
6 本报首席记者 姜澎;给机器人做规矩,要赶紧了?[N];文汇报;2011年
7 本报记者 李响;机器人的“儿童期”[N];计算机世界;2011年
8 张红 黄京一;“做我们自己的机器人”[N];人民日报海外版;2010年
9 本报记者 程宇婕;我国将建全球最大基地[N];中国能源报;2010年
10 深圳商报记者 吴素红;美女机器人“秀外慧中”[N];深圳商报;2010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
  • 010-62982499
  • 010-62783978