一种室内环境下机器人同时定位与地图构建方法

介绍了一种移动机器人室内环境下同时定位与地图构建方法，给出了整个系统的结构框图。将从激光传感信息中提取出的直线特征作为主要的环境描述特征，用EKF算法更新机器人位姿和直线特征的估计值，用一种新的数据关联方法以实现地图的最小描述。直线特征提取采改进的IE2F算法，能够快速地从数据点中得到较为精确的直线参数。实验证明整个系统具有良好的性能。     

基于激光投射的室内视觉导航地图创建方法

针对基于图像分割的室内视觉导航地图创建方法存在无法准确获取导航地图等问题,提出一种利用激光投射的创建方法。在室内天花板上安装激光发射装置,通过激光光斑在图像中实际位置与预测位置的差计算投射区域的高度,利用获得的高度信息创建导航地图。搭建了验证导航地图创建算法的实验平台,实验结果表明,本文方法能够获得地面高度分布,可以创建准确的室内导航地图。     

基于深度相机的机器人室内定位技术研究

机器人在室内运动时,需要创建环境地图并估计位姿,以实现自主定位和导航。针对机器人的同时定位与地图创建(SLAM)问题,采用动态贝叶斯网络描述SLAM状态转移过程。通过不断迭代更新机器人的位置估计和修正估计值,完成机器人的室内定位。基于深度相机采集的RGB图像信息,进行相邻帧图像的特征提取与匹配,估算机器人当前位姿。然后使用迭代最近点算法优化初始位姿。以初始位姿为节点,相邻帧的约束关系为边创建节点图。进一步采用Hogman算法对整个节点图进行动态优化,得到全局一致的室内地图。最后根据优化后的节点图,多帧数据叠加就可得到三维地图。实验采用华硕Xtion Pro Live深度相机,实验室地点为目标,成功创建了环境的三维地图,验证了方法的有效性和可行性。     

基于图形建模的未知环境定位系统

针对移动机器人研究领域中的地图构建问题,传统方案往往会出现机器人不能准确定位,创建地图时间长等问题。为了解决该问题,本文提出了一种较为可靠的方案。通过激光传感器回传的数据传输回控制室绘图并显示,以此即使在不可见情况让探测人员实时了解周遭环境,可以应用在矿区探测,深海探测以及外星探测中。     

利用激光构建二维地图的方法及应用

随着科学技术的日新月异,我国在二维地图构建技术方面也有了新的突破,尤其是激光的使用,进一步提高了二维地图构建的技术。目前,激光构建二维地图技术在卫星探测、激光传感器、机器人室内定位等领域都得到了广泛的推广与应用,但是,其存在的问题也不容小觑。为此,本文将针对我国的激光构建二维地图的方法与应用进行详细的分析,并对其存在的问题提出具体的解决措施。     

移动机器人同时定位与地图构建技术研究

移动机器人同时定位与地图创建（SLAM）是实现未知环境下机器人自主导航的关键性技术,具有广泛的应用前景,也是目前机器人研究的热门课题之一。本文针对近年来关于移动机器人同时定位与地图创建的研究工作进行了总结和分析,重点介绍了移动机器人SLAM的问题描述、关键性技术、SLAM方法的发展现状及存在的不足。     

基于多传感器信息融合的智能轮椅SLAM研究

0 引言 近年来,关于自主移动机器人导航过程中SLAM方法的研究得到了快速的发展,定位与地图创建方法的实现和应用为机器人的自主导航与避障提供了可靠的依据。     

基于扩展卡尔曼滤波器的移动机器人SLAM研究

文中阐述一种移动机器人SLAM问题的解决方法,首先利用激光测距仪得到环境中障碍物的监测图表,然后增量的构建全局地图。利用扩展卡尔曼滤波器（EKF）创建移动机器人定位计算的有界估量;最后通过仿真和物理实验验证了该方法的正确性。可为解决机器人在未知环境下的地图创建与定位问题提供理论依据,具有实际意义。     

激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法EI北大核心CSCD

激光跟踪干涉系统的测量精度是工业机器人标定精度的主要影响因素,其基点标定精度决定了激光跟踪干涉系统的测量精度。为了确定基点与激光跟踪干涉系统的准确距离,提出了一种激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法。建立了基于直线约束的数学标定模型,使各标定约束点分布在同一直线上,可直接应用干涉测量方法获取约束点的精确坐标,使用最小二乘法进行数值解析确定基点距离,该方法具有原理简单、误差源少、测量精度高的特性。针对影响标定精度的各项参数进行了数值仿真分析,优化标定参数,减小标定误差;最终搭建了实验装置评估该标定方法的性能,实验结果表明,激光跟踪干涉系统的基点距离平均值为290.0764 mm,标准差为4.4μm,满足对工业机器人标定的精度需求;为验证该方法的准确性,对API radian激光跟踪仪的基点距离进行比对测试,与其标称值相差3μm。     

基于ROS的机器人运动规划与仿真研究

以IRB 1600机器人为研究对象,建立机器人连杆坐标系,完成机器人正逆运动学分析.利用三维建模软件创建机器人模型,并把三维模型转换成统一机器人描述格式;然后,创建机器人运动规划所需要的配置和启动文件,搭建基于机器人操作系统的仿真平台,并在三维可视化工具中显示机器人模型;最后对机器人进行直线和圆弧规划,分析其各关节角度...     

未知环境下多机器人协作追捕算法

 研究了在未知环境下一种多机器人协作追捕多个移动目标方法,将追捕过程分为环境地图创建、构建追捕团队,及团队成员协作快速捕获目标三部分.设计抽象传感器模型用于追捕者探索障碍物.综合考虑与捕获目标相关的各种因素建立属性关系样本数据集,提出了利用关联规则数据挖掘技术构建追捕团队的方法.通过对追捕目标位置预测,将追捕问题类比为多机器人协作路径规划问题,在环境地图基础上求解追捕团队到达目标位置的最优路径.仿真结果表明,多机器人能够高效地协作捕获移动目标,证明了所提方法在复杂动态环境下实现的可行性及有效性.     

兴趣区域地图提取与ROS的多机器人SLAM地图合成研究

针对单个机器人在大场景下建图与定位效果不佳,以及地图合成不实时的问题,本文提出一种兴趣区域地图提取与ROS的多机器人SLAM地图融合方法.该方法由单个机器人构建局部地图,对地图进行兴趣区域提取后,再上传到给中央处理机器,由中央处理机器利用霍夫变换地图融合算法,进行地图融合处理.验证结果表明,本系统实现了多机器人协作实时...     

基于PF/CUKF/EKF的移动机器人SLAM框架算法

 提出了一种基于混合滤波的移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)算法框架,并利用统计理论对SLAM算法进行一致性评估,该算法框架将机器人SLAM中的联合后验概率分布分解为机器人路径部分及以机器人路径为条件的地图部分,使滤波器变成低维滤波,能够有效地提高计算效率.采用约束的无色卡尔曼滤波(CUKF)算法并融合新的观测数据使提议分布更加接近后验概率分布,并且能够精确估计移动机器人的位姿,进而通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法更新特征地图的位置.仿真实验表明该混合滤波技术为SLAM算法提供了一种有效可靠的途径,在一定条件下与其他SLAM算法比较会得到更高的精度要求.     

移动机器人的同时定位与地图创建的算法研究

移动机器人的同时定位与地图创建是当前机器人领域研究的基本问题与热点,也是实现智能机器人实现自主导航和控制决策的关键。本文从基于贝叶斯滤波器模型和基于图优化平滑模型两个方面对移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)的研究进行了综述,介绍了这两种模型的基本框架以及关键技术,阐述了模型的各种不同实现形式,分析了这些算法的性能,并探讨了这些算法的优缺点以及相关难点的解决思路。最后对基于滤波器模型和基于平滑模型的同时定位与地图创建的未来发展进行展望。     

一种基于VSLAM的室内导航地图制备方法

针对室内复杂环境下导航地图制备问题,提出一种采用图像传感器进行导航地图制备的方法。首先,基于VSLAM技术估计相机位姿,经后端优化后生成环境三维点云;其次,筛选出地面点云,基于随机采样一致性算法得到精确的地面平面方程;最后,投影机器人通行环境区域的点云至二维栅格地图,通过利用贝叶斯方法更新栅格占用状态后,实现室内导航地图的制备。实验结果表明,基于VSLAM制备的室内导航地图精度满足导航要求,且不同于传统激光地图构建方法,地图中包含环境的三维结构信息,在进行路径规划实验中,避免了规划的路径穿过低矮物体及悬空物体的错误。     

基于激光雷达局部地图构建的机器人避障路径规划

机器人周围环境的光照、阴影及物体遮挡等条件易导致环境信息采集出现误差，影响机器人建图精度。为优化障碍物的探测准确度和机器人的避障速度，提出基于激光雷达及模糊比例积分微分(PID)的机器人避障路径规划方法。利用Kinect传感器采集机器人环境深度信息，并将其转化为3D信息，构建全局地图。利用激光雷达，通过坐标转换、线段分割，构建局部地图，补充全局地图的不足。结合Cartographer算法优化机器人控制参数，利用模糊PID控制器完成机器人避障路径的规划。实验结果表明：该方法在普通避障环境和复杂避障环境下，均能够成功躲避障碍物，且避障路径均较短。     

有色过程噪声下的轮式机器人同步定位与地图构建

 由于机械制造工艺的原因,轮式机器人内部传感器获得的控制量在实际中为有色噪声,经典的同步定位与地图构建(SLAM)算法将不适用．提出一种有色过程噪声的机器人同步定位与地图构建算法．将机器人非线性过程模型线性化,用增广状态变量维数的方法将有色过程噪声模型转化为高斯白噪声模型．算法按照预测、观测、数据关联、更新、地图构建递推进行同步定位与地图构建．仿真结果表明,在有色过程噪声条件下,与EKF-SLAM算法和Fast-SLAM算法相比,提出的算法的机器人定位精度更好．     

面向复杂曲面的激光切割机器人移动速度平滑控制

为了提高复杂曲面下激光切割机器人的移动速度控制精度和适应能力,提出了一种面向复杂曲面的激光切割机器人移动速度平滑控制方法。通过齐次变换矩阵和D-H运动学分析方法,组建激光切割机器人运动学模型,获取机器人对应方程的正反解。采用刀具路径插补和激光入射角调整规划方法控制激光聚焦点在复杂曲面上的切割运动。同时引入加减速滤波方法修正轨迹插补后速度曲线连续性较差的问题,最终实现激光切割机器人移动速度平滑控制。仿真实验结果表明,所提方法可以有效提升激光切割机器人移动速度平滑控制精度。     

机器人有左右摆动干扰正环形焊缝定位方法

受限于管道内环形焊缝缺少点和直线特征,单目视觉无损检测机器人自动定位管道中的焊缝仍然是一项充满挑战性的研究。研究机器人有左右摆动干扰运动下正环形焊缝定位问题,根据管道内壁圆形焊缝在检测机器人相机中的几何成像模型和机器人运动速度,建立定位正圆形焊缝至检测机器人距离的特殊同步定位与地图构建（SLAM）问题控制方程,并将求解该控制方程的问题转换成使损失函数达到最小的优化问题。针对该优化问题的高度非线性,采用遗传算法求解,实现了机器人有左右摆动干扰运动下的正环形焊缝定位。利用机器人在圆柱形管道内探测的正圆形焊缝的合成视频以及实际工作时所抓拍的视频,对所提定位方法进行实验,实验结果表明,所提定位方法可以获得良好的结果。     

融合WiFi、激光雷达与地图的机器人室内定位

由于室内环境受多径效应影响,单一WiFi定位效果不佳;激光雷达(LiDAR)虽然测距定位精度高,但在室内存在大量单一、重复的场景结构(如走廊)时,往往会由于无法提取有效特征进行匹配而造成大量错误定位。因此,该文提出基于卡尔曼滤波框架的WiFi、激光雷达与地图的融合定位新方法。其中,滤波器的状态定义为机器人当前与历史时刻的位置序列。滤波器的观测值由两部分组成,一部分为该文所提基于多环路分割地图下信号强度加权匹配的WiFi指纹定位结果;另一部分来自激光雷达在单一重复场景中计算出来的高精度相对定位结果(如横向定位)。利用场景地图中的先验参考位置,可将该横向定位结果转变为机器人位置的线性约束。最后,利用卡尔曼滤波器实现机器人高精度的融合定位结果。实验中,针对两种典型的单一、重复的室内场景,分别采用2维与3维激光雷达对该文算法进行验证。实验结果表明,由于激光横向定位精度可达厘米级,结合厘米级地图可以极大提高机器人定位精度。与单一WiFi定位算法相比,利用激光雷达计算出来的相对定位结果结合场景地图,平均定位误差可降低70%～80%,在满足机器人实时定位需求情况下,实现定位精度与稳定性的显著提升。