本文關(guān)鍵詞：基于激光與單目視覺融合的機器人室內(nèi)定位與制圖研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機器人的同步定位與制圖(SLAM,Simultaneous Localization and Mapping)是當今機器人研究領域的一個重要內(nèi)容,研究的熱點根據(jù)傳感器的不同大體上可分為基于激光的SLAM以及基于視覺的SLAM。本文首先分別研究了現(xiàn)有的基于激光與基于單目視覺的SLAM方法并且分析了這兩類方法的優(yōu)缺點。通過實驗發(fā)現(xiàn),激光SLAM制圖較準確,且有很高的實時性,激光SLAM的實驗結(jié)果在小型環(huán)境中非常準確,但是到了大型環(huán)境中,由于累計誤差或者錯誤的閉環(huán)檢測,使得機器人制出來的圖并不理想,而且由于傳感器信息量較少,在較復雜的環(huán)境里不能很好的完成場景識別。相反,視覺SLAM有很豐富的信息量,能夠很好的識別環(huán)境,但是這種方法制出來的地圖不夠精確,而且由于需要處理的數(shù)據(jù)過多,無法保證算法的實時性,尤其是在大尺度或者特征點不明顯的環(huán)境中,很容易出現(xiàn)匹配速度跟不上機器人運行速度的問題,導致地圖出現(xiàn)斷裂。本文研究了激光和視覺SLAM的現(xiàn)有成果,分別對激光與視覺兩種方法進行了廣泛的調(diào)研,并完成了一系列對比實驗,最終設計了一種結(jié)合兩種方法優(yōu)點的新型方法,即采用單目視覺信息來輔助激光進行SLAM,有效解決了單個激光傳感器的移動機器人室內(nèi)定位與制圖問題。本文采用了流行的ORB特征來建立詞袋,以便提升系統(tǒng)的運行效率。首先通過視覺ORB特征建立環(huán)境詞袋實現(xiàn)關(guān)鍵幀檢測、初步閉環(huán)檢測及全局重定位等方法來給出一個視覺閉環(huán)信號;然后用這個信號觸發(fā)激光SLAM進行閉環(huán)檢測、錯誤匹配濾除以及機器人位姿圖優(yōu)化。本文分別在矩形走廊(26 m×47 m)以及大型圖書館(30 m×100 m)內(nèi)進行了對比實驗,改進后算法的實驗結(jié)果相對于原激光SLAM方法制出來的圖都有很大程度的改進,而且在實時性上,也并沒有因為加入了視覺信息而受到太大影響,從而保證了SLAM方法所需要的實時性。本論文所獲得的成果可以廣泛的應用于服務機器人,工業(yè)自主導引車,無人飛行器等等領域,對于我國機器人的應用推廣有較大的意義。
【關(guān)鍵詞】：激光同步定位與制圖 單目視覺同步定位與制圖 多傳感器融合 移動機器人SLAM
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 基于傳感器的室內(nèi)SLAM方法分類9-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 1.5 本文組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 SLAM算法理論基礎15-22
• 2.1 SLAM算法簡介15
• 2.2 圖優(yōu)化SLAM算法介紹15-17
• 2.2.1 圖優(yōu)化算法簡介15-16
• 2.2.2 基于圖優(yōu)化的SLAM框架16-17
• 2.3 視覺詞袋的建立17-21
• 2.3.1 ORB特征的提取17-19
• 2.3.2 關(guān)鍵幀的選取19-20
• 2.3.3 詞袋的建立20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 基于激光與單目視覺融合的SLAM算法22-37
• 3.1 改進的圖優(yōu)化SLAM框架22-23
• 3.2 視覺閉環(huán)信號的檢測方法23-28
• 3.2.1 總體框架圖23-24
• 3.2.2 RANSAC錯誤匹配消除算法24-25
• 3.2.3 全局重定位25-26
• 3.2.4 基于ORB特征的閉環(huán)檢測26-28
• 3.3 基于激光的圖優(yōu)化算法28-35
• 3.3.1 建模方法28-29
• 3.3.2 激光幀間匹配算法29-32
• 3.3.3 閉環(huán)檢測算法32-33
• 3.3.4 位姿圖的優(yōu)化33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第4章 實驗平臺搭建及實驗37-44
• 4.1 實驗平臺的搭建37-38
• 4.1.1 ROS操作系統(tǒng)37
• 4.1.2 硬件平臺的搭建37-38
• 4.2 實驗結(jié)果及分析38-43
• 4.2.1 實驗設計思路38-39
• 4.2.2 不同環(huán)境中實驗的結(jié)果及分析39-43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 結(jié)論44-46
• 參考文獻46-50
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果50-52
• 致謝52

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;世界機器人最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)[J];機器人技術(shù)與應用;2000年01期

2 ;警衛(wèi)和保潔兩用機器人[J];機器人技術(shù)與應用;2000年03期

3 ;案例分析之四 機器人碼垛單元[J];機器人技術(shù)與應用;2000年04期

4 李成桐;對中國機器人產(chǎn)業(yè)的思考(之二) 未來之路[J];機器人技術(shù)與應用;2000年05期

5 賈培發(fā),王全福;團結(jié)奮斗努力實現(xiàn)中國機器人產(chǎn)業(yè)化[J];機器人技術(shù)與應用;2000年06期

6 李開生,張慧慧,費仁元,宗光華;國外服務機器人的發(fā)展動態(tài)和前景[J];制造業(yè)自動化;2000年06期

7 淑芳;機器人種菜[J];湖南農(nóng)業(yè);2000年09期

8 長路;機器人技術(shù)在發(fā)展[J];世界制造技術(shù)與裝備市場;2001年01期

9 賈一;機器人外科手術(shù)的必要技術(shù)條件[J];機器人技術(shù)與應用;2002年04期

10 董瑞翔;人間協(xié)調(diào)共存型機器人[J];機器人技術(shù)與應用;2002年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡春華;范勇;朱紀洪;孫增圻;;空中機器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[A];2005年中國智能自動化會議論文集[C];2005年

2 陳衛(wèi)東;;服務機器人的技術(shù)發(fā)展及微特電機在其中的應用[A];第十屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2005年

3 肖玉林;侍才洪;陳煒;李浩;張西正;;救援機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(綜述)[A];天津市生物醫(yī)學工程學會第三十四屆學術(shù)年會論文集[C];2014年

4 鄭亞青;吳建坡;;岸邊集裝箱宏-微起重機器人的機構(gòu)、結(jié)構(gòu)設計及運動仿真[A];2009海峽兩岸機械科技論壇論文集[C];2009年

5 王靜;邊繼東;張大慧;林峰華;張宏;;管道定量采樣機器人系統(tǒng)設計[A];2009全國虛擬儀器大會論文集（二）[C];2009年

6 黃海明;楊雷;宋躍;賴思沅;;智能保安巡邏機器人[A];2009全國虛擬儀器大會論文集（二）[C];2009年

7 王明輝;馬書根;李斌;;獨立操作型可重構(gòu)機器人群體的動態(tài)層次體系結(jié)構(gòu)研究[A];第八屆全國信息獲取與處理學術(shù)會議論文集[C];2010年

8 譚金林;劉明英;梁建民;;機器人硬件電路設計[A];1995年中國智能自動化學術(shù)會議暨智能自動化專業(yè)委員會成立大會論文集（下冊）[C];1995年

9 許家中;孔祥冰;尤波;李長峰;禹鑫q，

本文編號：308800