基于SLAM的室内移动机器人导航技术研究

发布时间：2023-04-04 05:07

　　移动机器人导航技术处于当前科学研究领域的前沿,象征着高新技术的发展方向,基于同步定位与地图构建理论(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)的导航技术更是机器人领域的研究热点。为了让室内导航技术更加自主化与智能化,本文将对基于SLAM的室内导航技术进行研究,并对其中的SLAM、定位以及路径规划三个问题进行深入研究。由于本文采用模块化设计方式,导航系统的可移植性强,可将其应用在服务机器人、工业运输机器人等移动机器人上。本文的完成有望对国内自主导航领域的发展起到促进作用。首先,针对传统的基于滤波理论的SLAM算法所构建的地图质量不佳的问题,应用基于图优化理论的SLAM算法进行机器人的同步定位与地图构建;并对其中的数据关联、闭环检测、后端优化等关键步骤进行深入研究;设计了一种主动SLAM技术,应用基于边界的主动探索模型将SLAM与路径规划结合在一起,使得机器人能够自主地进行未知环境的地图构建。其次,研究了基本的蒙特卡洛定位算法及自适应蒙特卡洛定位算法,并通过仿真实验对定位算法的收敛过程进行分析;对A*全局路径规划算法进行研究,并通过仿真实验与其它...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 自主导航技术综述
        1.2.1 SLAM理论
        1.2.2 定位技术
        1.2.3 路径规划技术
    1.3 自主导航关键技术的研究现状
        1.3.1 SLAM算法的国内外研究现状
        1.3.2 基于SLAM的导航技术国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 移动机器人的系统模型及架构
    2.1 引言
    2.2 传感器选型及实验平台搭建
        2.2.1 传感器分析
        2.2.2 实验平台搭建
    2.3 机器人运动模型
    2.4 传感器观测模型
    2.5 环境地图模型
    2.6 导航系统整体架构
        2.6.1 机器人操作系统ROS
        2.6.2 Navigation导航软件包
        2.6.3 室内导航系统整体结构
    2.7 本章小结
第3章 基于图优化理论的SLAM算法研究
    3.1 引言
    3.2 基于图优化理论的SLAM算法研究
        3.2.1 激光扫描匹配
        3.2.2 闭环检测
        3.2.3 位姿图优化
    3.3 主动SLAM技术
        3.3.1 基于边界的主动探索
        3.3.2 主动SLAM技术架构
    3.4 本章小结
第4章 移动机器人的定位与路径规划算法研究
    4.1 引言
    4.2 移动机器人的定位算法研究
        4.2.1 蒙特卡洛定位算法研究
        4.2.2 自适应蒙特卡洛定位算法研究
        4.2.3 定位算法仿真实验
    4.3 全局路径规划算法研究
        4.3.1 全局路径规划算法
        4.3.2 全局路径规划算法仿真实验
    4.4 局部路径规划算法研究
        4.4.1 局部路径规划算法
        4.4.2 基于点云的避障策略
        4.4.3 路径规划模块仿真实验
    4.5 本章小结
第5章 移动机器人导航系统的实验验证
    5.1 引言
    5.2 室内环境的地图构建实验
        5.2.1 主动SLAM实验
        5.2.2 SLAM算法对比实验
        5.2.3 地图精度分析
    5.3 移动机器人的定位及自主导航实验
        5.3.1 已知地图的定位及自主导航实验
        5.3.2 移动机器人的导航精度分析
    5.4 移动机器人的避障实验
        5.4.1 移动机器人的静态避障实验
        5.4.2 移动机器人的动态避障实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3781838