移動機器人拓撲地圖創(chuàng)建研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，移動機器人在未知環(huán)境中自主完成任務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，如工業(yè)、民用及軍事等。對于大規(guī)模未知環(huán)境，需要移動機器人能夠自主完成環(huán)境探索、創(chuàng)建周圍環(huán)境地圖，并利用地圖進行導(dǎo)航或完成更復(fù)雜任務(wù)。創(chuàng)建未知空間的環(huán)境地圖是移動機器人控制與導(dǎo)航的關(guān)鍵，自主完成各種智能任務(wù)的前提，也體現(xiàn)了機器人的感知能力和智能水平。本文主要研究移動機器人在未知環(huán)境中自主進行拓撲地圖創(chuàng)建的問題，主要工作如下： 首先，對本文的研究背景作了

2、介紹，回顧了移動機器人環(huán)境地圖創(chuàng)建的研究現(xiàn)狀，指出目前存在的問題，并簡要介紹了本論文的主要內(nèi)容。 其次，采用模式識別圖像處理問題中常用的細化算法創(chuàng)建環(huán)境的拓撲地圖，解決了Voronoi圖中易產(chǎn)生多余節(jié)點和路徑信息的問題。首先以柵格地圖建模機器人工作環(huán)境，然后將環(huán)境的柵格地圖進行細化，提取出環(huán)境的有效拓撲信息。仿真實驗表明，基于細化算法創(chuàng)建的環(huán)境拓撲地圖，清晰、簡易且有效。相比于柵格地圖，信息存儲空間要求較低，從而提高了移動機器人

3、自主運行、導(dǎo)航和路徑規(guī)劃的能力。 第三，研究了多移動機器人拓撲地圖融合的問題，實現(xiàn)了在機器人的相對位置未知的情況下，多移動機器人系統(tǒng)的拓撲地圖融合。把拓撲地圖融合問題看作圖像匹配領(lǐng)域的擴展問題，利用拓撲地圖的幾何結(jié)構(gòu)，基于圖像匹配和圖像配準，確定兩個地圖間的最佳匹配。首先，對于特殊環(huán)境中的拓撲地圖，采用窮盡搜索優(yōu)化算法，尋找最大的公共子圖，進行地圖融合；其次，對于一般環(huán)境中的兩個拓撲地圖，采用圖像配準方法中經(jīng)典的ICP（Iter