室内机器人二维环境建模研究

摘要

本论文研究了具有实际工程应用需求的轮式移动机器人室内二维环境建模中定位和地图构建问题，采用了基于里程计和视频监控系统的组合定位方法，分别给出了监控摄像机端和轮式移动机器人端的定位步骤，设计了相应的轮式移动机器人构建地图的方案，使多机器人在统一的坐标系下能够构建和共享环境地图。本文涉及的内容如下：
　　（1）本文介绍了机器人室内环境建模的研究意义和现状，阐述了目前的研究成果和困难。
　　（2）分析了目前主流的全局定位方法和环境模型，比较其在室内环境下的适用性，为本文建模方案的选择奠定基础。
　　（3）提出并设计了基于里程计和视频监控系统的组合定位方法，其中轮式移动机器人通过里程计实现局部定位，视频监控系统通识别轮式移动机器人上的红色小球标识物来识别其覆盖范围下的轮式移动机器人，并根据红色小球在图像中的位置计算出对应轮式移动机器人在室内环境全局坐标系下的坐标。该组合定位方法统一了多机器人参考坐标系，进而使每个机器人构建的地图参考同一坐标系，能够共享并组合成一张地图，提高了环境建模效率。
　　（4）设计了基于激光传感器的室内二维环境地图构建方案，针对构图过程中的误差进行分析，并设计解决方法。
　　（5）使用两台轮式移动机器人进行了定位和地图构建的实验，验证了本文所述方法的可行性。实验表明本文所述方法能够对多机器人进行较高精度的定位，并且能够实现环境地图构建。

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第一章 引言

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.3论文主要内容

1.4论文的组织结构

第二章 相关工作

2.1全局定位方法分析

2.2环境模型分析

2.3本章小结

第三章 室内轮式移动机器人定位

3.1室内轮式移动机器人

3.2基于里程计的局部定位

3.3基于视频监控系统的全局定位

3.4基于里程计和视频监控系统的组合定位

3.5定位误差分析

3.6本章小结

第四章 基于激光传感器的二维环境地图构建

4.1环境地图表示方式

4.2激光传感器模型

4.3地图构建构过程设计

4.4激光数据构图

4.5激光构图的误差分析和处理

4.6激光构图实例

4.7本章小结

第五章 实验验证

5.1定位实验结果

5.2地图构建实验结果

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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