近年來,室外自主導(dǎo)航機器人在不同應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,比如小型UGV、送貨機器人等。在機器人應(yīng)用中,障礙物和道路特征檢測是室外自主導(dǎo)航機器人主要研究內(nèi)容之一。激光雷達因其高精度和高速的測量速度,被廣泛應(yīng)用于移動機器人的室外導(dǎo)航。激光雷達分為單線(2D)和多線(3D)兩種類型,單線激光雷達由于其經(jīng)濟優(yōu)勢,被更多應(yīng)用于小型室外移動機器人的開發(fā)中。本文采用向前傾斜的2D激光雷達,在機器人前進過程中,對其前方的障礙物和道路邊界進行檢測,并根據(jù)檢測的邊界信息,使機器人能夠跟蹤道路右邊界行駛,主要研究內(nèi)容如下:首先,針對每一幀激光雷達掃描到的數(shù)據(jù),進行直線分割,并提出一種自適應(yīng)路面障礙物信息提取方法。該方法通過提取每幀激光雷達掃描到的路面高度和路面向量,對分割出的每條線段,根據(jù)其平均高度及其與上一幀路面向量的偏離度,進行障礙物和路面線段分離。獲取到的路面高度和路面向量,隨著激光雷達掃描到的路面狀況不同而變化,可以反映出不同時刻的路面狀況,從而能自適應(yīng)提取出障礙物信息。其次,為了確定機器人的安全行駛區(qū)域和行駛目標方向,對道路邊界信息進行提取。由于單幀激光雷達數(shù)據(jù)信息較小,難以準確的檢測出道路邊界信息...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 自主移動機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自主導(dǎo)航系統(tǒng)框架
        1.2.2 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 自主導(dǎo)航中的環(huán)境感知系統(tǒng)
        1.3.1 常用的傳感器與技術(shù)
        1.3.2 基于激光雷達的障礙物檢測現(xiàn)狀
        1.3.3 基于激光雷達的道路檢測現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于直線特征提取的障礙物檢測
    2.1 激光雷達的數(shù)據(jù)預(yù)處理
        2.1.1 激光雷達的基本測距原理
        2.1.2 坐標系定義與變換
        2.1.3 激光雷達掃描數(shù)據(jù)的濾波
    2.2 激光掃描數(shù)據(jù)分割和直線特征提取
        2.2.1 斷點檢測
        2.2.2 直線提取
    2.3 障礙物檢測算法
        2.3.1 激光路面掃描狀況
        2.3.2 路面高度估計
        2.3.3 路面向量提取
        2.3.4 障礙物提取
    2.4 實驗結(jié)果及分析
        2.4.1 普通道路環(huán)境中的障礙物提取
        2.4.2 復(fù)雜的斜坡轉(zhuǎn)彎環(huán)境中的障礙物提取
    2.5 本章小結(jié)
第三章 道路邊界檢測
    3.1 激光雷達道路掃描模型
    3.2 道路邊界候選點提取
        3.2.1 掃描數(shù)據(jù)的一階微分濾波
        3.2.2 一階微分濾波的加權(quán)處理
    3.3 道路邊界點提取
        3.3.1 基于單幀數(shù)據(jù)的左右邊界候選點分離
        3.3.2 基于多幀掃描數(shù)據(jù)聯(lián)合處理的道路邊界點提取
    3.4 實驗結(jié)果及分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于柵格地圖的道路邊界跟蹤
    4.1 柵格地圖的構(gòu)建
        4.1.1 柵格地圖的映射與更新
        4.1.2 八鄰域膨脹
    4.2 基于目標引導(dǎo)點的道路跟蹤
        4.2.1 目標引導(dǎo)點的選取原則
        4.2.2 目標引導(dǎo)點的選取與切換更新
        4.2.3 目標引導(dǎo)點的安全性保障
    4.3 機器人速度控制律設(shè)計
        4.3.1 線速度控制
        4.3.2 角速度控制
    4.4 實驗結(jié)果及分析
        4.4.1 靜態(tài)環(huán)境中道路邊界跟蹤結(jié)果分析
        4.4.2 動態(tài)環(huán)境中道路邊界跟蹤結(jié)果分析
    4.5 本章小節(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號：3764872