機器人自主導航包括同時定位與地圖構建（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）和自主路徑規(guī)劃,是智能移動機器人研究的重要內容。為了提升機器人在動態(tài)環(huán)境中路徑規(guī)劃的能力,本文對動態(tài)環(huán)境下基于激光SLAM的移動機器人動態(tài)路徑規(guī)劃進行研究,具有理論意義和實用價值。本文首先分析移動機器人自主導航領域的國內外研究現狀。設計激光SLAM移動機器人導航系統,以激光雷達和里程計采集信息,以Fast SLAM算法為基礎實現SLAM功能,以機器人操作系統（Robot Operating System,ROS）為軟件平臺。為了實現動態(tài)路徑規(guī)劃功能,對當前主要路徑規(guī)劃方法進行比較,選定D*lite算法作為路徑規(guī)劃的基本算法,針對D*lite算法中存在降低搜索效率的問題,將研究重點聚焦在D*lite算法的改進。在D*lite算法進行初次路徑規(guī)劃時,如果搜索空間被障礙物分隔成多個較小的自由區(qū)域,會隱藏正確的搜索方向,增加了計算次數,降低了搜索效率,針對這一問題提出一種基于單元分解的改進D*lite初次路徑規(guī)劃算法。在原有Boustrophedon單元分解法的基礎上加入... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SLAM數學模型

重慶郵電大學碩士學位論文第2章導航系統方案設計及路徑規(guī)劃算法分析與選定13()()()1iikkNikiwww(2.4)步驟4：重采樣。根據式(2.5)計算有效樣本。()211()effNikiNw(2.5)若2effNN，可視為出現了粒子退化現象，需要對粒子進行重采樣，若不存在粒子退化現象則進行步驟5。步驟5：更新地圖。根據后驗概率()()1:1:(,)iikkpmxz更新地圖信息。步驟6：若地圖還未構建完成，則返回步驟2。如圖2.2所示是基于FastSLAM的激光SLAM系統構建的環(huán)境地圖。在機器人移動時系統能夠實時監(jiān)控環(huán)境，若發(fā)現新出現的障礙物能夠在地圖中標記，如圖2.3所示，該系統能夠幫助完成普通場景下的動態(tài)路徑規(guī)劃。圖2.2激光SLAM構建環(huán)境地圖圖2.3激光SLAM觀測環(huán)境變化2.2路徑規(guī)劃算法分析與選定路徑規(guī)劃技術是指移動機器人系統根據所得的地圖模型，按照既定路徑規(guī)劃算法，在起始點和目標點之間規(guī)劃出一條移動路徑。當系統采用不同的路徑規(guī)劃算法時，系統的適用環(huán)境、規(guī)劃的耗時、路徑的長度和安全性也會出現區(qū)別。適用于動態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃要求算法既能成功且高效地完成初始環(huán)境中的全局路徑規(guī)劃，也能在出現阻擋前進路徑的障礙物時快速地完成路徑重規(guī)劃，使移動機器人能夠高效且安全地完成自主導航。各類路徑規(guī)劃算法的優(yōu)缺點如下：

重慶郵電大學碩士學位論文第2章導航系統方案設計及路徑規(guī)劃算法分析與選定13()()()1iikkNikiwww(2.4)步驟4：重采樣。根據式(2.5)計算有效樣本。()211()effNikiNw(2.5)若2effNN，可視為出現了粒子退化現象，需要對粒子進行重采樣，若不存在粒子退化現象則進行步驟5。步驟5：更新地圖。根據后驗概率()()1:1:(,)iikkpmxz更新地圖信息。步驟6：若地圖還未構建完成，則返回步驟2。如圖2.2所示是基于FastSLAM的激光SLAM系統構建的環(huán)境地圖。在機器人移動時系統能夠實時監(jiān)控環(huán)境，若發(fā)現新出現的障礙物能夠在地圖中標記，如圖2.3所示，該系統能夠幫助完成普通場景下的動態(tài)路徑規(guī)劃。圖2.2激光SLAM構建環(huán)境地圖圖2.3激光SLAM觀測環(huán)境變化2.2路徑規(guī)劃算法分析與選定路徑規(guī)劃技術是指移動機器人系統根據所得的地圖模型，按照既定路徑規(guī)劃算法，在起始點和目標點之間規(guī)劃出一條移動路徑。當系統采用不同的路徑規(guī)劃算法時，系統的適用環(huán)境、規(guī)劃的耗時、路徑的長度和安全性也會出現區(qū)別。適用于動態(tài)環(huán)境下的路徑規(guī)劃要求算法既能成功且高效地完成初始環(huán)境中的全局路徑規(guī)劃，也能在出現阻擋前進路徑的障礙物時快速地完成路徑重規(guī)劃，使移動機器人能夠高效且安全地完成自主導航。各類路徑規(guī)劃算法的優(yōu)缺點如下：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]激光SLAM導航移動機器人定位算法研究綜述[J]. 易柯敏,沈艷霞.  機器人技術與應用. 2019(05)
[2]重載AGV的應用現狀及發(fā)展趨勢[J]. 王浩吉,楊永帥,趙彥微.  機器人技術與應用. 2019(05)
[3]機器人的發(fā)展:中國與國際的比較[J]. 羅連發(fā),儲夢潔,劉俊俊.  宏觀質量研究. 2019(03)
[4]機器人路徑規(guī)劃的快速擴展隨機樹算法綜述[J]. 陳秋蓮,蔣環(huán)宇,鄭以君.  計算機工程與應用. 2019(16)
[5]基于PRM改進的路徑規(guī)劃算法[J]. 鄒善席,王品,韓旭.  組合機床與自動化加工技術. 2019(01)
[6]基于改進多步長蟻群算法的機器人路徑規(guī)劃[J]. 張原藝,章政,王泉.  計算機工程與設計. 2018(12)
[7]改進D*算法的移動機器人路徑規(guī)劃[J]. 張希聞,肖本賢.  傳感器與微系統. 2018(12)
[8]基于路徑優(yōu)化D*Lite算法的移動機器人路徑規(guī)劃[J]. 黃魯,周非同.  控制與決策. 2020(04)
[9]基于激光雷達的機器人改進人工勢場路徑規(guī)劃研究[J]. 薛鋒,金世俊.  測控技術. 2018(09)
[10]移動機器人的智能路徑規(guī)劃算法綜述[J]. 王春穎,劉平,秦洪政.  傳感器與微系統. 2018(08)

碩士論文
[1]融合動態(tài)窗口法與A*算法的港口AGV路徑規(guī)劃方法研究[D]. 張曉熠.北京交通大學 2019
[2]基于CUDA的單目LSD-SLAM算法并行化研究[D]. 王海.西北農林科技大學 2018
[3]機器人室內定位應用技術研究[D]. 詹文強.武漢工程大學 2016



本文編號：3294095