自主環(huán)境探索能力是衡量移動機(jī)器人智能性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。在室內(nèi)二維柵格地圖的基礎(chǔ)上,提出了一種基于前沿評估的移動機(jī)器人自主環(huán)境探索方法,該方法采用聯(lián)合廣度優(yōu)先搜索方法提取柵格地圖的前沿柵格,并在前沿柵格的評判過程中引入前沿柵格的信息增益和代價值,以優(yōu)化最佳探索點(diǎn)搜索策略。利用實(shí)際移動機(jī)器人平臺,在室內(nèi)辦公環(huán)境與傳統(tǒng)前沿搜索方法進(jìn)行了對比試驗,實(shí)驗結(jié)果證明所提方法在探索時間、探索路徑長度及探索效率方面均優(yōu)于傳統(tǒng)方法。 

【文章來源】：控制工程. 2020,27(S1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

移動機(jī)器人系統(tǒng)Fig.1Mobilerobotsystem

椒ń?醒櫓ぁ?實(shí)驗采用的兩輪差動控制移動機(jī)器人，如圖1所示。圖1移動機(jī)器人系統(tǒng)Fig.1Mobilerobotsystem配備HokuyoUTM-30LX二維激光傳感器作為環(huán)境數(shù)據(jù)獲取設(shè)備，采用技嘉BrixBSi7H-6500微型電腦作為移動機(jī)器人的處理單元，該電腦CPU為i7-6500，具有6G內(nèi)存和256G硬盤，實(shí)驗環(huán)境為大連理工大學(xué)創(chuàng)新園六樓室內(nèi)環(huán)境。4.1前沿柵格搜索實(shí)驗移動機(jī)器人獲取實(shí)驗環(huán)境的二維激光數(shù)據(jù)，由于激光的測量距離有限和環(huán)境中存在障礙物，所獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)并不完整，存在未探索區(qū)域，如圖2所示。圖2基于探索環(huán)境模型的前沿提取結(jié)果Fig.2Theresultoffrontierextractionbasedonexplorationenvironmentmodel淺色區(qū)域為已探索區(qū)域，深色區(qū)域為未探索區(qū)域，淺色區(qū)域中的白色虛線為移動機(jī)器人移動軌跡，圖中間部位的深色方框表示移動機(jī)器人當(dāng)前位置。為了實(shí)現(xiàn)移動機(jī)器人的自主探索，首先需要在該環(huán)境中提取地圖前沿柵格。利用本文所提的雙層廣度優(yōu)先搜索方法，對已探索區(qū)域和未探索區(qū)域交界處的前沿柵格進(jìn)行搜索，圖2中白色柵格為搜索得到的前沿柵格。從結(jié)果可見，從地圖中提取出來的前沿柵格可以完整描述已探索區(qū)域的前沿。該算法在移動機(jī)器人的處理單元上的計算頻率約為10Hz，由于前沿柵格的搜索頻率過快會使探索點(diǎn)不斷閃動，因此在后續(xù)實(shí)驗中前沿柵格的搜索頻率將人為設(shè)置為5Hz。4.2前沿柵格評估實(shí)驗在已提取環(huán)境模型所有前沿柵格的基礎(chǔ)上，綜合對比前沿柵格集合尺寸與移動機(jī)器人尺寸，拋棄不滿足移動機(jī)器人通過條件的柵格，并通過綜合考慮前沿柵格信息增益和移動機(jī)器人到前沿柵格代價對剩下的前沿柵格進(jìn)行評估，此處前沿柵格評判函數(shù)的兩個權(quán)重系數(shù)α和?

前沿評估結(jié)果Fig.3Theresultoffrontierevaluation

【參考文獻(xiàn)】：
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