【摘要】：定位導(dǎo)航技術(shù)一直是機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域的主要研究方向之一�？煽康亩ㄎ粚�(dǎo)航技術(shù)是移動(dòng)機(jī)器人能夠勝任諸如智能交通、室內(nèi)清潔、現(xiàn)場(chǎng)搜救甚至星球探索等任務(wù)的關(guān)鍵。特別是在危險(xiǎn)環(huán)境，比如核污染環(huán)境下，自主導(dǎo)航系統(tǒng)能夠讓機(jī)器人代替人類(lèi)安全地完成工作。 托卡馬克部件轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)系統(tǒng)（Tokamak Transfer Cask System）是熱核聚變實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，負(fù)責(zé)在托卡馬克建筑與熱室之間進(jìn)行密封部件的運(yùn)輸和對(duì)接的任務(wù)。以此作為研究背景，本文研究了如何在室內(nèi)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效而可靠的自主定位導(dǎo)航方法。主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1、分析對(duì)比了目前常用的各種定位導(dǎo)航方法，針對(duì)托卡馬克部件轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 2、研究了基于人工路標(biāo)的激光雷達(dá)定位導(dǎo)航方法，分析了使用人工路標(biāo)定位的基本原理與主要特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出了一種人工路標(biāo)優(yōu)化布置方案，實(shí)現(xiàn)了基于路標(biāo)地圖的高精度定位導(dǎo)航。針對(duì)激光雷達(dá)傳感器存在檢測(cè)誤差的問(wèn)題，提出了改進(jìn)的路標(biāo)地圖創(chuàng)建方法與定位方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明定位精度優(yōu)于現(xiàn)有方法。 3、從人工路標(biāo)的角度出發(fā)，針對(duì)傳統(tǒng)的人工路標(biāo)建立地圖的復(fù)雜與耗費(fèi)時(shí)間的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了結(jié)合同步建圖與定位（Simultaneous LocalizationAnd Mapping，SLAM）與人工路標(biāo)的方法，利用輪廓數(shù)據(jù)中的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行人工路標(biāo)的提取與匹配，實(shí)現(xiàn)了路標(biāo)地圖的自動(dòng)建立，提升了執(zhí)行效率。 4、從SLAM的角度出發(fā)，研究了SLAM中關(guān)鍵的數(shù)據(jù)融合問(wèn)題，分析了現(xiàn)有的環(huán)形閉合方法。首先提出利用人工路標(biāo)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)改進(jìn)傳統(tǒng)的掃描匹配方法，提高掃描匹配的準(zhǔn)確性。本文還提出了利用人工路標(biāo)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效的環(huán)形閉合檢測(cè)方法，用布置在關(guān)鍵位置的人工路標(biāo)改變環(huán)境輪廓的反射強(qiáng)度分布，選取出關(guān)鍵幀用于后續(xù)的環(huán)形閉合檢測(cè)。改進(jìn)后的SLAM方法僅僅依賴(lài)少量的人工路標(biāo)，降低了數(shù)據(jù)融合的難度，得到較好的環(huán)形閉合效果。 最后，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了托卡馬克部件轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的人機(jī)界面，進(jìn)行了室內(nèi)的定位導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提的方法具有較高的定位精度，滿足托卡馬克部件轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的設(shè)計(jì)需求。此外還進(jìn)行了大型室內(nèi)環(huán)境下的SLAM以及環(huán)形閉合實(shí)驗(yàn)，證明本文所提的融合人工路標(biāo)與輪廓數(shù)據(jù)的方法的可行性和魯棒性。
【圖文】：

3GRID 公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了基于視覺(jué)的 AGV 拖車(chē)、叉車(chē)產(chǎn)品，如圖 1V 的使用是使用了視覺(jué)傳感器以及 3D 的柵格地圖，公司名稱(chēng)也于使用價(jià)格高昂的激光雷達(dá)傳感器，使用視覺(jué)傳感器大大降低，該公司堅(jiān)持只使用視覺(jué)傳感器，不使用任何導(dǎo)引線、磁軌等等致力于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可行、調(diào)整靈活的 AGV 方案。 年亞馬遜公司收購(gòu)的 Kiva 倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人公司設(shè)計(jì)了的一整套大型決方案，使用了如圖 1-3 所示的移動(dòng)機(jī)器人。Kiva 的產(chǎn)品通常放承載這些貨架的 kiva 機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)兩指定點(diǎn)之間的多條路徑的原理是事先在地板上貼上大量的條形碼，kiva 機(jī)器人可以在這之間進(jìn)行移動(dòng)，，每次移動(dòng)都以這些分布點(diǎn)作為目的地，遇到障礙圖 1-2 SEEGRIDGP8 搬運(yùn)車(chē)Fig.1-2 SEEGRID GP8 Pallet Truck

圖 1-2 SEEGRIDGP8 搬運(yùn)車(chē)圖 1-1 MAXAGV 的 FX 系列（左）與 CX 系列（右）Fig.1-1 MAXAGV FX (left) and CX (right) AGV
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP242;TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 吳朝陽(yáng);許志華;;GPS測(cè)量原理及應(yīng)用簡(jiǎn)介[J];科教文匯(上旬刊);2009年06期

2 張正義;AGV技術(shù)發(fā)展綜述[J];物流技術(shù)與應(yīng)用;2005年07期

3 馮開(kāi)明;;可控核聚變與國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃[J];中國(guó)核電;2009年03期

本文編號(hào)：2702823