【摘要】：SLAM(Simultaneous Localization and Mapping),即同步定位與地圖構(gòu)建,其可描述為移動(dòng)機(jī)器人在未知的環(huán)境中移動(dòng)時(shí),不僅需要根據(jù)已知的機(jī)器人位姿建立環(huán)境地圖,而且需要根據(jù)已獲得的環(huán)境地圖,確定機(jī)器人新的位姿。本文根據(jù)SLAM研究現(xiàn)狀,并在總結(jié)各種SLAM算法的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,選擇受認(rèn)知和神經(jīng)啟發(fā)的RatSLAM模型作為本文的研究算法。通過深入分析RatSLAM模型的特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人在大范圍長時(shí)間的自主導(dǎo)航過程中,由于光線、天氣等外界條件的影響,導(dǎo)致RGB相機(jī)拍攝的圖像信息發(fā)生了較大的變化,依靠從RGB相機(jī)采集的圖像信息進(jìn)行匹配的準(zhǔn)確率不高,容易造成閉環(huán)檢測算法的成功率和準(zhǔn)確率下降。本文通過提出用深度相機(jī)Kinect替代RGB相機(jī),將場景的RGB-D信息應(yīng)用于RatSLAM系統(tǒng)。通過引入深度信息,結(jié)合原有的RGB圖像信息,構(gòu)建新的視覺模板,以改善算法的閉環(huán)檢測過程,減少了閉環(huán)檢測過程中的誤匹配率,提高定位的精度。同時(shí),針對(duì)RatSLAM算法在室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境(環(huán)境特征單一)中,依靠視覺獲取的環(huán)境特征少,存在定位與建圖誤差較大的問題。提出二維動(dòng)態(tài)自組織特征圖(Growing Dynamic Self-organization Map,GDSOM),通過引入環(huán)境特征和方向特征且設(shè)計(jì)機(jī)器人“沿墻走”移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境路標(biāo)的自組織提取,將提取的環(huán)境路標(biāo)信息與圖像信息一起作為場景特征模板,場景特征模板中包含更多的環(huán)境信息,使得RatSLAM算法下機(jī)器人的定位與建圖更加準(zhǔn)確。本文所提的兩種對(duì)RatSLAM模型改進(jìn)的算法都通過Matlab進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過引入深度信息有效改善了傳統(tǒng)RatSLAM模型對(duì)光線敏感性的缺點(diǎn),顯著提高了閉環(huán)檢測匹配的準(zhǔn)確率,使得構(gòu)建的經(jīng)歷圖更精準(zhǔn);提出的二維GDSOM網(wǎng)絡(luò)算法有效的對(duì)結(jié)構(gòu)化環(huán)境路標(biāo)進(jìn)行提取,通過構(gòu)建新的環(huán)境特征模板,改善了RatSLAM模型在特征較少的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中依靠視覺信息進(jìn)行閉環(huán)檢測時(shí)誤差較大問題,提高了RatSLAM模型在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的定位與建圖能力。
【圖文】：

安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文和紅外傳感器進(jìn)行自主導(dǎo)航，清潔室內(nèi)地面，并且能夠在電量低時(shí)進(jìn)行。日本軟銀集團(tuán)和法國Ａｌｄｅｂａｒａｎ邋Ｒｏｂｏｔｉｃｓ公司聯(lián)手研發(fā)的人性機(jī)器如圖（ｂ）所示。Ｐａｐｅｒ高１．２米，，外形可愛，并且配備了語音識(shí)別技美姿態(tài)的關(guān)節(jié)技術(shù)以及分析表情和聲調(diào)的情緒識(shí)別技術(shù)，可與人類進(jìn)行可以綜合考慮周圍環(huán)境，并積極主動(dòng)地做出反應(yīng)，被稱為全世界第一款人，設(shè)計(jì)的初衷就是為了實(shí)現(xiàn)類似家庭成員一樣能夠進(jìn)行聊天、親情陪照料。如今，隨著Ｐａｐｅｒ機(jī)器人己在全球的廣泛銷售與應(yīng)用，已經(jīng)在兒老人陪伴與照看、特殊人群關(guān)懷和輔助訓(xùn)練等方面發(fā)揮其價(jià)值。逡逑

（ａ）邋Ｒｏｏｍｂａ９８０邐（ｂ）邋Ｐａｐｅｒ逡逑圖１－２服務(wù)機(jī)器人逡逑同樣由于機(jī)器人出色的表現(xiàn)，其被應(yīng)用于科研領(lǐng)域，在科研領(lǐng)域中，具有代逡逑表性的移動(dòng)機(jī)器人當(dāng)屬美國發(fā)射的星球探測系列機(jī)器人。２０１１年１１月２６日，逡逑美國國家航空航天局發(fā)射了“好奇號(hào)”火星車，于２０１２年８月６日，成功降落逡逑在火星上，“好奇號(hào)”火星車原本計(jì)劃在火星上執(zhí)行為期兩年的探索任務(wù)，但是逡逑由于其出色的性能，其一直服役至今，拍攝了大量的火星圖片，為人類對(duì)火星的逡逑研究做出了杰出的貢獻(xiàn)。在國內(nèi)，北京博創(chuàng)興盛機(jī)器人技術(shù)有限公司研制的旅行逡逑家ＩＩ號(hào)（Ｖｏｙａｇｅｒ邋ＩＩ）輪式移動(dòng)機(jī)器人，其采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，方便拆卸與組裝，逡逑同時(shí)該機(jī)器人采用開放的系統(tǒng)架構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242

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3 張瀟;胡小平;張禮廉;馬濤;王玉杰;;一種改進(jìn)的RatSLAM仿生導(dǎo)航算法[J];導(dǎo)航與控制;2015年05期

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本文編號(hào)：2647107