slam移動機器人導航算法研究(碩士論文).rar
slam移動機器人導航算法研究(碩士論文),slam移動機器人導航算法研究(碩士論文)4.35萬字69頁摘 要智能移動機器人是一種在復雜的環(huán)境下工作的具有自規(guī)劃、自組織、自適應能力的機器人。導航算法的研究是智能機器人研究領域的一個熱點話題。智能導航的目的就是在沒有人干預下使機器人有目的地移動并完成特定任務，進行特定操作。本文旨在結合國家自然科學基金和湖北省青年杰...
該文檔為壓縮文件,包含的文件列表如下:
內容介紹
原文檔由會員 愛的玫瑰 發(fā)布
SLAM移動機器人導航算法研究(碩士論文)
4.35萬字 69頁
摘 要
智能移動機器人是一種在復雜的環(huán)境下工作的具有自規(guī)劃、自組織、自適應能力的機器人。導航算法的研究是智能機器人研究領域的一個熱點話題。智能導航的目的就是在沒有人干預下使機器人有目的地移動并完成特定任務，進行特定操作。本文旨在結合國家自然科學基金和湖北省青年杰出人才基金項目的需求，研究移動機器人同時定位與制圖（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）問題，并在此基礎上，研究機器人導航算法，使得機器人在完全未知結構化環(huán)境中實現“完全自主”。
文章首先回顧了導航技術的發(fā)展，對導航技術中的核心問題：定位與制圖進行了詳細分析，指出了機器人定位與制圖研究中存在的問題，包括制圖復雜度、數據匹配難度以及定位制圖關聯(lián)度等；在此基礎上引出了本研究的重點：移動機器人同時定位與制圖（SLAM）算法，并對其算法構架、屬性、以及分類等相關內容進行了介紹。針對基于點特征的同時定位與制圖算法中存在的計算復雜度與信息豐富度之間的矛盾，本文提出了一種基于線特征的同時定位與制圖算法。文章對基于線特征的SLAM算法進行了詳細的闡述，給出了包括機器人運動模型、觀測模型的建立、數據匹配、狀態(tài)更新、地圖建立、地圖管理等方面的相關公式；并通過仿真實驗證實了本算法的正確性與可靠性。
針對導航算法中對路徑規(guī)劃的要求，本研究中著重考慮了機器人的局部規(guī)劃即：避障；并對避障算法VFH/VFH＋進行了剖析。根據VFH/VFH＋算法與SLAM算法的特點，將二者相結合，形成了一種新的機器人導航算法。該導航算法較基于VFH/VFH＋的導航算法而言，使用范圍更廣，導航效果更佳。
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1課題研究的目的與意義 1
1.2課題研究的內容 2
1.3論文組織結構 2
第2章 移動機器人導航技術 4
2.1機器人導航概述 4
2.2移動機器人導航方式 4
2.3移動機器人的定位問題 6
2.4移動機器人的制圖問題 7
2.4.1 地圖的類型 7
2.4.2機器人制圖存在的問題 8
2.4.3 同時定位與制圖問題 9
2.5 本章小結 10
第3章 同時定位與制圖（SLAM）算法 11
3.1 同時定位與制圖算法介紹 11
3.1.1 SLAM算法性質 11
3.1.2 SLAM算法分類 12
3.2 基于特征SLAM算法構架簡介 14
3.3傳感器的選擇及特征提取 15
3.3.1傳感器選擇 15
3.3.2特征提取 17
3.4噪音模型建立 17
3.5濾波技術簡介 17
3.6卡爾曼濾波簡介 18
3.6.1線性卡爾曼濾波簡介 19
3.6.2 擴展卡爾曼濾波（EKF）簡介 21
3.7 本章小結 22
第4章 一種基于線特征SLAM算法研究 24
4.1過程模型建立 24
4.2 觀測模型的建立 26
4.3 算法的實施 26
4.3.1 機器人運動初始化 26
4.3.2 數據匹配 27
4.3.3 狀態(tài)更新 30
4.3.4 新信息處理 31
4.3.5 地圖管理 32
4.4 SLAM算法仿真 33
4.4.1 仿真環(huán)境的創(chuàng)建 33
4.4.2 SLAM算法示例 35
4.5本章小結 37
第5章 機器人避障算法 38
5.1 常見的避障算法介紹 38
5.2 VFH避障算法介紹 39
5.2.1 （Certainty Value）值的確定 39
5.2.2 VFH算法闡述 41
5.2.3 VFH+ 算法闡述 43
5.3 VFH+算法仿真 47
5.3.1 仿真環(huán)境的創(chuàng)建 47
5.3.2 仿真結果說明 49
5.4 本章小結 51
第6章 基于SLAM的導航算法 52
6.1基于SLAM的導航算法介紹 52
6.2基于SLAM的導航算法特點 53
6.3導航新算法的仿真 54
6.4本章小結 55
第7章 全文總結及展望 56
7.1全文總結 56
7.2本文主要貢獻 57
7.3未來研究方向 57
參考文獻 58
致 謝 62
作者攻讀碩士期間參與項目及發(fā)表的論文 63
參考文獻
[1]. 王耀南.機器人智能控制工程.科學出版社.pp267-268
[2]. 龔濤，蔡自興，未知環(huán)境下移動機器人導航的并行進化模型，機器人
[3]. 蔡自興，賀漢根，陳虹，未知環(huán)境中移動機器人導航控制研究的若干問題，控制與決策
[4]. 陸新華，張桂林，室內服務機器人導航方法研究，機器人
[5]. 盧韶芳，劉大維.自主式移動機器人導航研究現狀及相關技術.農業(yè)機械學報
4.35萬字 69頁
摘 要
智能移動機器人是一種在復雜的環(huán)境下工作的具有自規(guī)劃、自組織、自適應能力的機器人。導航算法的研究是智能機器人研究領域的一個熱點話題。智能導航的目的就是在沒有人干預下使機器人有目的地移動并完成特定任務，進行特定操作。本文旨在結合國家自然科學基金和湖北省青年杰出人才基金項目的需求，研究移動機器人同時定位與制圖（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）問題，并在此基礎上，研究機器人導航算法，使得機器人在完全未知結構化環(huán)境中實現“完全自主”。
文章首先回顧了導航技術的發(fā)展，對導航技術中的核心問題：定位與制圖進行了詳細分析，指出了機器人定位與制圖研究中存在的問題，包括制圖復雜度、數據匹配難度以及定位制圖關聯(lián)度等；在此基礎上引出了本研究的重點：移動機器人同時定位與制圖（SLAM）算法，并對其算法構架、屬性、以及分類等相關內容進行了介紹。針對基于點特征的同時定位與制圖算法中存在的計算復雜度與信息豐富度之間的矛盾，本文提出了一種基于線特征的同時定位與制圖算法。文章對基于線特征的SLAM算法進行了詳細的闡述，給出了包括機器人運動模型、觀測模型的建立、數據匹配、狀態(tài)更新、地圖建立、地圖管理等方面的相關公式；并通過仿真實驗證實了本算法的正確性與可靠性。
針對導航算法中對路徑規(guī)劃的要求，本研究中著重考慮了機器人的局部規(guī)劃即：避障；并對避障算法VFH/VFH＋進行了剖析。根據VFH/VFH＋算法與SLAM算法的特點，將二者相結合，形成了一種新的機器人導航算法。該導航算法較基于VFH/VFH＋的導航算法而言，使用范圍更廣，導航效果更佳。
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1課題研究的目的與意義 1
1.2課題研究的內容 2
1.3論文組織結構 2
第2章 移動機器人導航技術 4
2.1機器人導航概述 4
2.2移動機器人導航方式 4
2.3移動機器人的定位問題 6
2.4移動機器人的制圖問題 7
2.4.1 地圖的類型 7
2.4.2機器人制圖存在的問題 8
2.4.3 同時定位與制圖問題 9
2.5 本章小結 10
第3章 同時定位與制圖（SLAM）算法 11
3.1 同時定位與制圖算法介紹 11
3.1.1 SLAM算法性質 11
3.1.2 SLAM算法分類 12
3.2 基于特征SLAM算法構架簡介 14
3.3傳感器的選擇及特征提取 15
3.3.1傳感器選擇 15
3.3.2特征提取 17
3.4噪音模型建立 17
3.5濾波技術簡介 17
3.6卡爾曼濾波簡介 18
3.6.1線性卡爾曼濾波簡介 19
3.6.2 擴展卡爾曼濾波（EKF）簡介 21
3.7 本章小結 22
第4章 一種基于線特征SLAM算法研究 24
4.1過程模型建立 24
4.2 觀測模型的建立 26
4.3 算法的實施 26
4.3.1 機器人運動初始化 26
4.3.2 數據匹配 27
4.3.3 狀態(tài)更新 30
4.3.4 新信息處理 31
4.3.5 地圖管理 32
4.4 SLAM算法仿真 33
4.4.1 仿真環(huán)境的創(chuàng)建 33
4.4.2 SLAM算法示例 35
4.5本章小結 37
第5章 機器人避障算法 38
5.1 常見的避障算法介紹 38
5.2 VFH避障算法介紹 39
5.2.1 （Certainty Value）值的確定 39
5.2.2 VFH算法闡述 41
5.2.3 VFH+ 算法闡述 43
5.3 VFH+算法仿真 47
5.3.1 仿真環(huán)境的創(chuàng)建 47
5.3.2 仿真結果說明 49
5.4 本章小結 51
第6章 基于SLAM的導航算法 52
6.1基于SLAM的導航算法介紹 52
6.2基于SLAM的導航算法特點 53
6.3導航新算法的仿真 54
6.4本章小結 55
第7章 全文總結及展望 56
7.1全文總結 56
7.2本文主要貢獻 57
7.3未來研究方向 57
參考文獻 58
致 謝 62
作者攻讀碩士期間參與項目及發(fā)表的論文 63
參考文獻
[1]. 王耀南.機器人智能控制工程.科學出版社.pp267-268
[2]. 龔濤，蔡自興，未知環(huán)境下移動機器人導航的并行進化模型，機器人
[3]. 蔡自興，賀漢根，陳虹，未知環(huán)境中移動機器人導航控制研究的若干問題，控制與決策
[4]. 陸新華，張桂林，室內服務機器人導航方法研究，機器人
[5]. 盧韶芳，劉大維.自主式移動機器人導航研究現狀及相關技術.農業(yè)機械學報
