个体移动机器人完全绘制给定区域地图的研究
移动机器人只有在了解环境的基础上才能够完成路径规划、导航和定位等任务,所以构建未知工作环境的地图是非常必要的.移动机器人如果对环境没有任何先验知识,在构建地图之前就需要对环境进行识别.鉴于构建地图和识别环境对移动机器人工作的重要性,本文针对构建未知工作环境的地图和环境识别这两个问题展开了研究.移动机器人构建地图的关键环节是环境地图的更新,它是将移动机器人探测到的局部环境信息融合到全局环境信息中的过程.针对该问题,提出了一种线段匹配与插入的方法.该方法通过判断当前探测到的障碍物边缘线与已经存在的障碍物边缘线是否共线来确定二者之间的匹配关系.如果相匹配就将当前探测到的障碍物边缘线插入到已经存在的障碍物边缘线中,否则就直接添加到已经存在的障碍物边缘线中.在仿真环境里,移动机器人的工作场景用线段组成的几何模型来表示.针对移动机器人识别环境的仿真技术,提出了一种基于二分查找法的机器人判断直接障碍线段的方法.本文将该方法和地图构建方法应用于移动机器人的路径规划仿真中,实验结果表明,通过基于二分查找法的机器人判断直接障碍线段的方法,机器人在运行时能准确筛选出对自身产生影响的障碍线段;将提出的线段匹配与插入方法应用于环境地图更新,移动机器人能有效绘制出环境中的障碍.移动机器人构建全局地图需要对环境进行探测,并且完全识别整个工作环境,所以可将机器人识别环境的过程看成一种特殊的路径规划.鉴于人工力矩路径规划方法具有可靠、高效且在复杂环境中也不会被陷住的优点,在此基础上提出了一种基于人工力矩的给定障碍区域完全识别方法.通过设置吸引线段和吸引点,移动机器人在识别环境时能围绕每个障碍物运行近似一周.仿真结果表明,通过上述方法移动机器人能将给定的整个障碍区域完全识别出来,且绘制出的障碍物与原环境中的障碍物非常吻合.
- 作者：
- 柴娜
- 学位授予单位：
- 辽宁科技大学
- 专业名称：
- 控制工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 徐望宝
- 中图分类号：
- TP242
- 关键词：
- 地图构建；环境识别；环境信息融合；人工力矩
- Map Building； Environment Recognition； EnvironmentInformation Fusion； Artificial Moment