【摘要】：移動機器人的產(chǎn)業(yè)誕生于20世紀(jì)60年代末。近些年,隨著高新科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,移動機器人的研究越來越深入,應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。其中移動機器人在無先驗知識的環(huán)境下,實現(xiàn)同時定位與環(huán)境地圖構(gòu)建(SLAM,Simultaneous Localization and Mapping)過程是其研究的重要領(lǐng)域,而視覺SLAM的研究則是該領(lǐng)域的重要研究方向。本文在使用RGBD視覺傳感器的前提下,提出了基于ROS(Robot Operating System)的移動機器人改進視覺SLAM算法。研究內(nèi)容主要圍繞以下三個部分展開:(1)室內(nèi)環(huán)境下特征提取及匹配的設(shè)計與實現(xiàn),這是實現(xiàn)視覺SLAM系統(tǒng)的前提。在室內(nèi)環(huán)境下,RGBD相機采集圖像的彩色及深度信息,系統(tǒng)根據(jù)圖像信息進行特征提取及匹配。本文對SIFT、SURF、ORB這三種特征匹配算法進行實時性的對比,然后根據(jù)提取的圖像分別進行初次匹配和RANSAC匹配,為系統(tǒng)構(gòu)建全局地圖做準(zhǔn)備。(2)基于RGBD-SLAM算法的系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。首先分析了視覺SLAM的系統(tǒng)框架,對前端、后端優(yōu)化、建圖和回環(huán)檢測進行了闡述,介紹了基于BA的后端優(yōu)化、點云拼接、回環(huán)檢測及基于g2o的圖優(yōu)化。通過ICP算法構(gòu)造室內(nèi)環(huán)境的局部三維點云,然后通過加入回環(huán)檢測機制,驗證了本文提出的RGBD-SLAM算法的準(zhǔn)確性和可靠性。(3)基于ROS與RBGD傳感器的機器人地圖構(gòu)建設(shè)計與實現(xiàn)。首先進行ROS的平臺搭建,完成了機器人和PC端的通信配置。實驗部分:首先采用RANSAC算法進行特征匹配,通過實驗驗證了通過RANSAC算法匹配之后,提高了系統(tǒng)在特征匹配階段的效率;然后,針對基于ROS的移動機機器人地圖構(gòu)建系統(tǒng)進行了實驗,驗證了RGBD-SLAM算法的可行性,并通過加入回環(huán)檢測機制,提高了地圖構(gòu)建的準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明,視覺SLAM前端部分初次匹配效率為63.46%,經(jīng)過RANSAC二次匹配之后匹配效率為88.70%,使系統(tǒng)效率在特征匹配階段提高了25.24%;視覺SLAM通過加入回環(huán)檢測機制,使建圖精度提高了55.56%;實驗最終得到的三維地圖雖然細(xì)節(jié)部分有些模糊,但整體輪廓基本清晰完整,可以滿足日常需要。
【圖文】：

視覺傳感器

圖 1.2 移動機器人Fig.1.2 Mobile robot國內(nèi)對移動機器人的研究起步較晚，但隨著國家對人工智能領(lǐng)域的重視、大資金的投入，，近年來取得了可人的成果。從 1996 年的第一代 ATB 系列自測
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242;TP212

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾品善;妙全興;徐磊;;自主移動機器人即時定位與地圖構(gòu)建方法研究[J];電子科技;2013年09期

2 李偉;胡雨露;黃繼鵬;;基于仿生的機器人室內(nèi)地圖構(gòu)建方法的研究[J];東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版);2018年02期

3 張學(xué)習(xí);楊宜民;謝云;;全自主機器人足球系統(tǒng)的全局地圖構(gòu)建研究[J];控制理論與應(yīng)用;2011年07期

4 王亞楠;趙捧未;;對等網(wǎng)環(huán)境下語義知識地圖構(gòu)建的研究[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟;2009年24期

5 弋英民;劉丁;;動態(tài)環(huán)境下基于路徑規(guī)劃的機器人同步定位與地圖構(gòu)建[J];機器人;2010年01期

6 弋英民;劉丁;;基于單目視覺的輪式機器人同步定位與地圖構(gòu)建[J];儀器儀表學(xué)報;2010年01期

7 弋英民;劉丁;李人厚;;基于勢場路徑規(guī)劃的機器人同步定位與地圖構(gòu)建[J];控制與決策;2010年04期

8 寧姍;孟慶強;;未知環(huán)境下移動機器人的同時定位和地圖構(gòu)建[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報;2007年06期

9 王宏民;孫增鵬;趙曉光;邊疆;;面向室內(nèi)環(huán)境的主動視覺即時定位與地圖構(gòu)建系統(tǒng)[J];廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2019年03期

10 弋英民;劉丁;;有色過程噪聲下的輪式機器人同步定位與地圖構(gòu)建[J];電子學(xué)報;2010年06期

相關(guān)會議論文 前4條

1 羅元;熊艷;張毅;;基于改進迭代無跡粒子濾波的同時定位與地圖構(gòu)建[A];2015光學(xué)精密工程論壇論文集[C];2015年

2 杜晨;杜煜;楊碩;吳思凡;;基于移動機器人的同步定位與地圖構(gòu)建技術(shù)的研究綜述[A];中國計算機用戶協(xié)會網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分會2018年第二十二屆網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)與應(yīng)用年會論文集[C];2018年

3 楊毅;朱敏昭;;地空協(xié)同感知系統(tǒng)[A];2018慣性技術(shù)發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集[C];2018年

4 王美玲;熊之韜;楊毅;;用于自主車導(dǎo)航的快速室內(nèi)地圖構(gòu)建方法[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對抗技術(shù)研討會論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 實習(xí)記者 崔爽;掃地機器人真能解放雙手嗎[N];科技日報;2018年

2 ;讓讀者觸摸到圖書館未來的模樣[N];新華書目報;2018年

3 記者 李攀 陸遙;科技魔鏡里看文明魅力[N];浙江日報;2019年

4 深圳商報記者 陳姝;優(yōu)必選要讓機器人走進千家萬戶[N];深圳商報;2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 董蕊芳;面向輸電線路無人機巡檢的弱紋理場景地圖構(gòu)建及應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2018年

2 徐則中;移動機器人的同時定位和地圖構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2004年

3 孫作雷;大規(guī)模不規(guī)則環(huán)境中的移動機器人定位與地圖構(gòu)建[D];上海交通大學(xué);2010年

4 吳皓;基于服務(wù)任務(wù)導(dǎo)向的機器人地圖構(gòu)建研究[D];山東大學(xué);2011年

5 王文斐;面向室內(nèi)動態(tài)環(huán)境的機器人定位與地圖構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2011年

6 王越;長期運行移動機器人的定位與地圖構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2016年

7 曲麗萍;移動機器人同步定位與地圖構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 王鋒;面向服務(wù)機器人的室內(nèi)語義地圖構(gòu)建的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

9 劉艷麗;融合顏色和深度信息的三維同步定位與地圖構(gòu)建研究[D];中南大學(xué);2014年

10 潘薇;多移動機器人地圖構(gòu)建的方法研究[D];中南大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 富裕;基于ROS與RGBD傳感器的地圖構(gòu)建方法研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2019年

2 曹健;基于半直接法的雙目同時定位與地圖構(gòu)建[D];浙江大學(xué);2019年

3 邱春英;基于Google Earth的中學(xué)生腦中地圖構(gòu)建研究[D];杭州師范大學(xué);2018年

4 李鑫;基于激光傳感器的環(huán)境地圖構(gòu)建[D];東北大學(xué);2015年

5 趙洋;基于深度學(xué)習(xí)的語義同步定位與地圖構(gòu)建[D];山東大學(xué);2018年

6 劉國忠;基于Kinect的室內(nèi)地圖構(gòu)建與定位研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2017年

7 周曉玉;基于圖優(yōu)化的移動機器人RGB-D點云地圖構(gòu)建[D];燕山大學(xué);2018年

8 劉興科;基于激光雷達的AGV小車同步定位與地圖構(gòu)建[D];東北大學(xué);2017年

9 趙成;單目視覺同時定位與地圖構(gòu)建技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

10 羅高;基于Kinect和詞袋模型的室內(nèi)移動機器人同步定位與地圖構(gòu)建的研究[D];新疆大學(xué);2018年

本文編號：2632303