【摘要】：眼睛是人們感知周?chē)h(huán)境最主要的工具,盲和視力障礙問(wèn)題嚴(yán)重影響了人們的正常生活。盲和視力問(wèn)題也許會(huì)在未來(lái)得到徹底的解決,但就現(xiàn)階段而言,導(dǎo)盲輔助課題的研究十分有必要。一般來(lái)說(shuō)大多數(shù)盲人和視力障礙者使用的導(dǎo)盲工具基本為功能簡(jiǎn)單的手杖,當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迅速,周?chē)沫h(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜,簡(jiǎn)單的手杖已經(jīng)不能適應(yīng)變化如此之快的環(huán)境,然而以導(dǎo)盲犬為代表的生物導(dǎo)盲方式受高訓(xùn)練成本、長(zhǎng)訓(xùn)練周期和壽命等影響始終無(wú)法普及,由于智能化機(jī)械越來(lái)越成熟,性能優(yōu)異的導(dǎo)盲機(jī)器人是解決盲人日常困難問(wèn)題的最優(yōu)解。本文主要針對(duì)導(dǎo)盲機(jī)器人解決其同時(shí)定位和地圖構(gòu)建(SLAM)的問(wèn)題,使用多傳感器建立環(huán)境地圖,并使用所得地圖進(jìn)行自主路徑規(guī)劃和實(shí)時(shí)避障,對(duì)于較為復(fù)雜的環(huán)境使用多傳感器數(shù)據(jù)融合來(lái)增加所得地圖的可用數(shù)據(jù)量,以完成更為復(fù)雜和精確的導(dǎo)盲任務(wù)。本文主要工作內(nèi)容如下:1、分別針對(duì)SLAM的兩類(lèi)算法進(jìn)行分析,一類(lèi)是基于激光掃描匹配的濾波器SLAM,另一類(lèi)是基于圖像處理和點(diǎn)云拼接的圖優(yōu)化SLAM。在濾波器SLAM中對(duì)比了擴(kuò)展卡爾曼濾波和粒子濾波,并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn);在圖優(yōu)化SLAM中分別講解特征點(diǎn)提取、特征匹配、運(yùn)動(dòng)變換估計(jì)和優(yōu)化、位姿圖構(gòu)建、閉環(huán)檢測(cè)和位姿圖優(yōu)化,最后獲得三維地圖。2、激光雷達(dá)和Kinect數(shù)據(jù)融合研究。針對(duì)較為復(fù)雜的環(huán)境,單一的傳感器不能很好的滿足導(dǎo)盲機(jī)器人的需求,為了獲取環(huán)境中更多的可用信息,同時(shí)使用激光和視覺(jué)兩種外部傳感器,完成更復(fù)雜的任務(wù),本文提出兩種融合方法,分別是地圖層面的融合和數(shù)據(jù)層面融合,獲得更準(zhǔn)確的環(huán)境地圖。3、導(dǎo)盲機(jī)器人混合路徑規(guī)劃方法。針對(duì)導(dǎo)盲機(jī)器人使用地點(diǎn)復(fù)雜多變且要求導(dǎo)航精度,混合了基于A*算法的全局路徑規(guī)劃和基于改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的局部路徑規(guī)劃,形成一套適用于導(dǎo)盲機(jī)器人的混合路徑規(guī)劃方法,完成全局的路徑規(guī)劃和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)避障。4、搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。通過(guò)激光雷達(dá)配合濾波器SLAM完成小房間和大環(huán)境的二維地圖構(gòu)建;通過(guò)深度傳感器Kinect配合圖優(yōu)化SLAM完成三維地圖構(gòu)建;在特定環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合實(shí)驗(yàn),完成地圖層面和數(shù)據(jù)層面的融合;對(duì)導(dǎo)盲機(jī)器人混合路徑規(guī)劃方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2529262