本文關鍵詞：基于ROS的家庭服務機器人SLAM的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：近些年,伴隨著移動機器人硬件市場的發(fā)展與成熟,使得移動機器人的大規(guī)模應用變成可能,特別是近幾年機器人在各個行業(yè)領域的普及,移動機器人工作的環(huán)境也變得越來越復雜,這就對移動機器人能自主完成各種任務的能力提出了更高的要求。所以,自主導航技術作為移動機器人能夠自主行走技術的關鍵,已經(jīng)成為了移動機器人研究領域的研究熱點。對于移動機器人導航技術,在靜態(tài)環(huán)境下,在眾多專家學者的共同努力下也日漸成熟并取得了諸多成果,但是在更接近真實環(huán)境的非結構化的動態(tài)環(huán)境下,移動機器人導航技術還沒有一個成熟的理論體系,以及應對各類問題時可靠的解決方法。國內(nèi)各大科研單位對于移動機器人自主導航的研究,大多還是處在彼此獨立的狀態(tài),這種狀況使得在移動機器人的軟件或者硬件系統(tǒng)發(fā)生變化的情況下,移動機器人自主導航系統(tǒng)面臨著二次開發(fā)。為了提高機器人研發(fā)領域代碼的復用率,本文以開源機器人操作系統(tǒng)ROS(Robot Operating System)作為軟件平臺、以西北師范大學侏羅紀工作室自行設計搭建的簡易ROS機器人作為硬件平臺,對移動機器人在動態(tài)未知環(huán)境下導航技術中最為關鍵的問題——同步定位與地圖構建(SLAM,Simultaneous Localization And Mapping Building)進行研究。首先,本文研究了與SLAM問題相關的幾類系統(tǒng)模型,其中包括:坐標系統(tǒng)模型、機器人位姿模型、里程計模型、傳感器觀測模型和環(huán)境特征模型。為SLAM算法的實現(xiàn)奠定了必要的基礎。其次,本文對SLAM算法的數(shù)學模型進行了推導。并以此為基礎,分別對基于擴展卡爾曼濾波器和粒子濾波器的SLAM算法進行了深入研究。然后,對上述的兩種SLAM算法在實際應用中的性能進行分析。由于擴展卡爾曼濾波器和粒子濾波器各自存在的局限性,本文應用了一種融合擴展卡爾曼濾波和粒子濾波的Fast SLAM,并通過仿真驗證。還將Fast SLAM獲得的環(huán)境地圖,在侏羅紀實驗室搭建的簡易導航系統(tǒng)中進行驗證。本文采用基于粒子濾波Fast SLAM算法建立實驗室環(huán)境真實場景地圖,完成了機器人的同步定位與地圖構建任務,在自主導航中得到應用驗證。通過實驗驗證了所提出的SLAM方法的可行性和有效性。
【學位授予單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;Line-feature-based SLAM Algorithm[J];自動化學報;2006年01期

2 郭劍輝;趙春霞;陸建峰;康亮;;Rao-Blackwellised粒子濾波SLAM的一致性研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2008年23期

3 郭劍輝;趙春霞;石杏喜;;一種改進的聯(lián)合相容SLAM數(shù)據(jù)關聯(lián)方法[J];儀器儀表學報;2008年11期

4 郭劍輝;趙春霞;康亮;;SLAM問題中特征相關性研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2008年06期

5 Mansour Moniri;Claude C.Chibelushi;;A Sensor-based SLAM Algorithm for Camera Tracking in Virtual Studio[J];International Journal of Automation & Computing;2008年02期

6 季秀才;鄭志強;張輝;;SLAM問題中機器人定位誤差分析與控制[J];自動化學報;2008年03期

7 郭劍輝;趙春霞;;一種新的粒子濾波SLAM算法[J];計算機研究與發(fā)展;2008年05期

8 周武;趙春霞;;一種改進的邊緣粒子濾波SLAM方法[J];華中科技大學學報(自然科學版);2008年S1期

9 丁帥華;陳雄;韓建達;;基于局部子圖匹配的SLAM方法[J];機器人;2009年04期

10 陳家乾;何衍;蔣靜坪;;添加約束的EKF-SLAM算法[J];科技通報;2009年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;An SLAM algorithm based on improved UKF[A];第24屆中國控制與決策會議論文集[C];2012年

2 Adizul Ahmad;Shoudong Huang;Jianguo Jack Wang;Gamini Dissanayake;;A New State Vector for Range-Only SLAM[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference（CCDC）[C];2011年

3 ;A Hybrid SLAM method for service robots in Indoor Environment[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會B卷[C];2011年

4 Bo He;Tao Zhang;Guijie Liu;;A New SLAM Algorithm Particle Filter-based for Autonomous Underwater Vehicle[A];proceedings of 2010 3rd International Conference on Computer and Electrical Engineering (ICCEE 2010 no.1)[C];2012年

5 ;AUV SLAM and Closed Loop Research in Large Scale Environment[A];2011年全國通信安全學術會議論文集[C];2011年

6 溫豐;柴曉杰;朱智平;董小明;鄒偉;原魁;;基于新型人工路標系統(tǒng)的視覺SLAM算法研究[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

7 王宇韜;方勇純;;魯棒單目視覺SLAM系統(tǒng)研究[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會C卷[C];2011年

8 李海洋;李洪波;林穎;劉賀平;楊東方;;基于Kinect的SLAM方法[A];2013年中國智能自動化學術會議論文集（第五分冊）[C];2013年

9 Jiantong Cheng;Jonghyuk Kim;Zhenyu Jiang;Weihua Zhang;;Tightly Coupled SLAM/GNSS for Land Vehicle Navigation[A];第五屆中國衛(wèi)星導航學術年會論文集-S9 組合導航與導航新方法[C];2014年

10 ;Simultaneous Localization and Map Building Using Constrained State Estimate Algorithm[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 肖征榮;好軟件少不了它們[N];電腦報;2003年

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1 趙一路;人機交互環(huán)境下的主動SLAM及相關問題研究[D];復旦大學;2013年

2 康軼非;不依賴GPS定位理論及方法研究[D];北京交通大學;2015年

3 苑全德;基于視覺的多機器人協(xié)作SLAM研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

4 程見童;基于壓縮非線性濾波與圖論的同時定位與構圖方法研究[D];國防科學技術大學;2015年

5 劉浩敏;面向復雜環(huán)境的魯棒高效的三維注冊與結構恢復[D];浙江大學;2017年

6 王道斌;基于天空偏振光的SLAM方法的研究[D];中國科學技術大學;2014年

7 林睿;基于圖像特征點的移動機器人立體視覺SLAM研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

8 游弋;SLE相關候選基因FCRL3，SLAM的SNP分析及其功能研究[D];第三軍醫(yī)大學;2008年

9 吳葉斌;基于全景視覺的移動機器人SLAM方法研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

10 陳晨;基于Sigma點濾波的移動機器人同時定位與地圖創(chuàng)建算法的研究[D];北京交通大學;2013年

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1 熊斯睿;基于立體全景視覺的移動機器人3D SLAM研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 王淮卿;基于互聯(lián)網(wǎng)與SLAM的移動機器人系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

3 李貴亞;基于立體視覺的機器人SLAM算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 薛永勝;變電站巡檢機器人SLAM算法及其應用研究[D];西南科技大學;2015年

5 趙亮;水下機器人視覺SLAM方法中的圖像特征點提取技術研究[D];電子科技大學;2014年

6 胡衡;基于單目視覺的SLAM方法研究[D];新疆大學;2015年

7 黃志明;動態(tài)稀疏環(huán)境下移動機器人SLAM問題研究[D];北京化工大學;2015年

8 趙新哲;基于改進粒子濾波的分布式SLAM算法研究[D];北京工業(yè)大學;2015年

9 李洪臣;單目視覺移動機器人SLAM方法建模與仿真分析[D];電子科技大學;2014年

10 丁潔瓊;基于RGB-D的SLAM算法研究[D];西安電子科技大學;2014年

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