论文部分内容阅读
机器人的应用已经越来越广泛,自主化、智能化是机器人的一个重要的发展方向。移动机器人则是机器人技术实用化、普及化的生力军。移动机器人要在某一环境中自主运动,一个基本问题就是确定自身在环境中的位置。无论是在结构化或非结构化环境中,机器人都必须了解自身与周围环境的位置关系才能正确选择和做出决策。因此,机器人本身的定位问题,即移动机器人根据各种信息判断自身与环境的相对位置和姿态,是移动机器人在实际应用中遇到的首要问题。在很多实际应用中,机器人的位置信息是完成各种任务的前提。
本文从移动机器人的历史和现状出发,比较了国内外的不同发展状况,对移动机器人领域的研究方向进行了综述。接着详细介绍了研究平台Pioneer3-AT移动机器人的C/S结构,硬件结构及其主要的附件。分析了软件开发平台ARIA(ActivMedia Robotics Interface for Application)的功能,详细介绍了其中几个和移动机器人导航定位相关的类库的功能和实现。接着又介绍了Pioneer3-AT移动机器人硬件平台和软件平台的通信方式和协议。
针对试验平台,论文介绍了机器人定位过程中需要注意的坐标变换、模型建立等问题。建立了光码盘定位模型和激光测距仪定位模型。介绍了LMS200激光测距仪特性,分析了激光测距误差。介绍了声纳定位原理和测距的不确定性,分析了声纳测距误差。最后,针对当前一般定位算法无法解决动态问题和计算量大的问题,本文以激光测距仪和声纳为传感器,提出了基于人工路标定位和里程计定位融合的移动机器人定位算法。
针对激光测距仪只能返回距离数据的特点,引入了辅助标记定位的方法,通过提取辅助标识的直线边缘,利用其与定位路标已知的几何关系,提高定位路标识别的准确性,从而提高定位精度。文中还涉及了移动机器人地图创建和直线匹配方法识别辅助定位标记的相关内容。给出了具体的地图创建和直线特征的提取方法。
本文利用Pioneer3-AT移动机器人平台对上述算法和策略进行了实验。通过对实验结果和数据的进一步分析讨论,论证了所提出方法的实用性、精确性。