發(fā)布時間：2021-04-15 19:06

　　移動機器人全局定位是導(dǎo)航系統(tǒng)中基礎(chǔ)而重要的模塊之一。移動機器人執(zhí)行任務(wù)必須以對自身的位姿進行精確而穩(wěn)定地估計為前提。移動機器人通過將當前觀測與已有的環(huán)境地圖進行匹配以對自身的位姿進行估計。在這一過程中,移動機器人自主定位受到多源不確定性的影響。這些不確定性包括觀測不確定性和特征位置關(guān)聯(lián)不確定性。其中,環(huán)境條件、傳感器噪聲以及信息傳遞噪聲導(dǎo)致觀測信息與真實的物理信息存在偏差。同時,機器人對環(huán)境認知能力不足,導(dǎo)致機器人對當前觀測到的特征的全局位置的估計存在不確定性。這兩種不確定性都影響機器人對自身所在位置的估計。后者的影響導(dǎo)致機器人不確定自己位于環(huán)境中哪個區(qū)域,前者主要導(dǎo)致機器人不確定自身的具體位姿。因此,研究面向定位任務(wù)的不確定性信息建模方法,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建環(huán)境信息存儲、檢索以及信息關(guān)聯(lián)與推理方法,對提升移動機器人全局定位系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。本文借鑒定性推理方法、概率理論、機器學(xué)習(xí)方法等不確定性信息表達與處理方法的優(yōu)點,針對觀測不確定性和特征位置關(guān)聯(lián)不確定性進行建模,提出了一些新的全局定位方法,以提高移動機器人自主導(dǎo)航過程的穩(wěn)定性、高效性和智能性。為了提高對觀測不確定性信息的處理能力,必... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１多種移動機器人：（ａ）倉儲物流機器人；（ｂ）服務(wù)機器人；（ｃ）巡檢機器人??

?第１章緒?論???，國＿??⑷?（ｂ）?（ｃ）??圖１．１多種移動機器人：（ａ）倉儲物流機器人；（ｂ）服務(wù)機器人；（ｃ）巡檢機器人??水平不足是制約其進一步社會化應(yīng)用的重要因素之一，也是機器人技術(shù)發(fā)展必??須要突破的瓶頸。??移動機器人常工作在非結(jié)構(gòu)化的未知環(huán)境中，需要根據(jù)指定的任務(wù)目標自??主地對環(huán)境進行感知與認知，高效、智能地規(guī)劃自身的行為以完成特定的任務(wù)。??為了更加高效地完成任務(wù)，移動機器人系統(tǒng)包含了中央決策系統(tǒng)以及多個分別??負責不同子任務(wù)的子系統(tǒng)。其中，移動機器人自主導(dǎo)航技術(shù)是其中基礎(chǔ)而重要的??模塊，其整體信息處理框架如圖１．２所示。導(dǎo)航系統(tǒng)是集環(huán)境建模、場景理解與??推理、自主決策與執(zhí)行以及人機交互的最小完備系統(tǒng)，對應(yīng)著信息表達、關(guān)聯(lián)、??融合、推理與管理的完備處理流程。因此，機器人導(dǎo)航系統(tǒng)的智能化水平也決定??了其所能適應(yīng)的環(huán)境的復(fù)雜程度以及導(dǎo)航任務(wù)的復(fù)雜性。機器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)??的智能化水平與相應(yīng)的信息處理、特征表達與自主認知等方法緊密相關(guān)。近年??來，高速相機、圖像處理硬件及高性能移動計算平臺等技術(shù)的飛躍為移動機器人??自主導(dǎo)航提供了感知信息和運算效率的保證。信息智能處理技術(shù)的快速發(fā)展也??不斷推動機器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)朝著智能化方向發(fā)展，使得機器人對環(huán)境的適應(yīng)??能力和自主性逐漸提高。??Ｉ?＇?Ｉ?？??｜觀測不確定性？一關(guān)聯(lián)不確定性｜???Ｉ??Ｊ?Ｉ?＾?Ｊ??觀關(guān)￥?＿?ｐ環(huán)境特征表達一？特征推理??激光傳感器?環(huán)境感知信息＿????幾何信息建模＿？幾何約束??ＩＭＵ?環(huán)境地圖????決策執(zhí)行?＾＾一運動規(guī)劃?＾—?路徑規(guī)劃?＾—

進行關(guān)聯(lián)與匹配，推測自身所在區(qū)域。然而，由于傳感器數(shù)據(jù)存在噪聲，機器??人對自身位姿的估計存在不確定性。同時，由于環(huán)境中存在弱紋理、重復(fù)紋理以??及傳感器信息本身具有不完備性，機器人在判斷自身所在區(qū)域的過程中存在不??確定性。這兩種不確定性都極大影響機器人定位的性能，而自主定位又是自主導(dǎo)??航技術(shù)的基矗因此，在定位過程中，針對這兩種不確定性，建立有效的不確定??性信息表達模型，以及相應(yīng)的管理、融合與推理方法，對于提升機器人定位性能??具有重要意義。???（ａ）?（ｂ）??圖１．３移動機器人定位方式：（ａ）基于ＧＰＳ的定位方式；（ｂ）基于地圖的自主定位方式??面向應(yīng)用的機器人平臺系統(tǒng)的研究都是在具備自主移動能力的導(dǎo)航平臺之??上的。同時，實際的應(yīng)用環(huán)境又對導(dǎo)航系統(tǒng)提出了不同的挑戰(zhàn)。其中，如何基于??具有多源不確定性的信息進行自主高效準確的定位是移動機器人系統(tǒng)面臨的共??性挑戰(zhàn)。對不確定性信息的處理水平也是移動機器人導(dǎo)航系統(tǒng)智能化水平的重??要體現(xiàn)之一。對機器人導(dǎo)航系統(tǒng)的研宄，推動針對不確定性信息的表達、關(guān)聯(lián)、??推理與融合方法，對于進一步推動信息智能處理理論與方法的研宄具有重要作??用。本文將圍繞室內(nèi)非結(jié)構(gòu)場景下移動機器人自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)展開研宄，主要??工作著眼于移動機器人的全局定位，從環(huán)境模型表達、不確定性信息建模與融合??以及不確定性推理與優(yōu)化等三個方面展開研究。本文的研究可為無人自主平臺??的研宄與應(yīng)用提供必要的理論參考和方法支撐。??３??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3139923