基于混合模型的移动机器人同时定位与环境建模

提出一种基于混合地图模型的融合声纳传感器观测信息与里程计信息的同时定位与环境建模(SLAM)方法.该方法用混合模型即栅格地图模型和直线特征地图模型表示环境地图.首先,采用三区域声纳模型以及贝叶斯法则构建栅格地图,并通过在空间和时间上融合不同时刻多个声纳传感器的信息提高地图精度.然后,引入霍夫变换提取直线特征,创建直线特征地图,并通过比较地图中直线段的方向相似性、共线性与交叠性,确定全局与局部地图是否匹配.最后,利用直线特征以及扩展卡尔曼滤波器(EKF),通过状态预测、观测预测、位姿更新3个阶段估计出机器人更新的位姿信息,校正构建的地图模型,从而实现机器人的同时定位与环境地图构建.仿真实验和真实环境实验验证了该算法的可行性与有效性.     

基于相对观测量的机器人合作FastSLAM算法

提出了一种基于相对观测量的合作快速同时定位与建图(FastSLAM)算法,即合作FastSLAM算法.给出了机器人合作定位的系统模型,假设每个机器人装配上能够测量与附近机器人之间相对位置和识别附近机器人的外部传感器.仅用机器人自身当作路标来对多机器人系统中每一个成员进行相对定位,分析了多机器人合作定位中相对观测量的约束关系.将多机器人运动信息和相对观测量与FastSLAM相结合,估计出机器人路径轨迹的后验概率分布,从而生成预测粒子,并计算每个粒子的权重,最后进行重采样使其能够递归估计修正机器人组中每个机器人的位置.仿真结果证明了该算法的有效性.     

基于粒子滤波器的室内移动机器人自定位

针对里程计和超声波传感器构建地图时由于累积误差易造成的地图扭曲失真,引入红外定位传感器作为绝对路标信息,生成全局拓扑地图,并在此基础上利用贝叶斯理论进行局部栅格地图的构建,混合地图减小了里程计的累积误差,提高了地图的稳定性.在此栅格地图中,采用改进的粒子滤波器进行定位.基于大权值粒子及周围空间描述机器人位姿置的概率更大的思想,提出了大权值自适应算法,较好地解决了传统粒子滤波器迭代过程中的退化问题.实验结果表明,在250 cm×500 cm的区域内,绝对路标栅格定位方法能够准确生成地图,改进的粒子滤波器的定位误差小于2 cm.     

基于优化RBPF的同时定位与地图构建

以优化的Rao-Blackwellized粒子滤波器(RBPF)为基础,实现了室内移动机器人同时定位与地图构建(SLAM).结合移动机器人的运动模型和观测模型,设计一种基于退火参数优化混合提议分布的RBPF算法,以退火参数调控两者在混合提议分布中的比例,使改进的提议分布更加接近真实状态;针对重采样后粒子退化效应,提出一种基于等级的自适应局部重采样(APRR)算法.在机器人操作系统(ROS)平台上,使用配有URG激光器的Pioneer3-DX机器人对改进算法进行实验验证,结果表明:改进算法能减少所需粒子数,保持粒子多样性,降低计算复杂度,在不同环境下在线创建高精度的2-D栅格地图.     

一种改进的边缘粒子滤波SLAM方法

提出了一种改进的同时定位与地图创建(SLAM)方法--遗传优化Marginal-SLAM算法用于机器人导航,将Marginal-SLAM算法与遗传算法相结合,继承了Marginal-SLAM算法权值方差较低的优点对粒子集进行优化,进一步提高了算法的综合性能.将地图视为模型的参数,并由递归极大似然估计法得到,位姿估计采用边缘粒子滤波方法求取.设计了一种与Marginal-SLAM算法兼容的遗传算法,融合最新的观测信息来优化粒子集,同时兼顾粒子集的多样性,提高了粒子集的性能.仿真实验表明,该遗传优化Marginal-SLAM算法在有效粒子数和权值方差方面都很好的表现,路径和地图估计的精度也有一定提高.     

一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM方法

在单机器人SLAM过程中,定位误差和建图误差随机器人运动距离增大而增大。为了有效降低SLAM误差,本文提出了一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM方法。基于Rao-Blackwellized粒子滤波思想,机器人定位和建图问题被分解为两个独立环节,首先,联合机器人控制量和智能空间摄像机网络的观测值估计机器人位姿,给出了位姿粒子的采样提议分布和权值更新公式;然后,机器人利用自身位姿及对目标的观测来构建环境地图。仿真实验表明本方法有效提高了机器人的定位精度,进而得到了更加精确的环境地图。     

粒子群优化的多机器人协作定位方法

针对异质多机器人具有不同的感知能力和处理能力的特点,提出一种基于粒子群优化的多机器人协作相对定位方法.该方法将常规粒子滤波方法与粒子群优化算法有机结合,通过粒子群优化方法对预估粒子进行更新,同时利用多机器人之间的相对观测信息,调整粒子的提议分布和粒子权重,增强多机器人位置预测的有效性,提高多机器人定位的精度.实时数据实验结果表明:该方法正确、可行.     

大环境下拓扑化栅格地图的多峰定位研究

通过对室内移动机器人定位研究发现,粒子滤波定位算法在较大的环境下效率低而且定位不准确。为了解决这个问题,提出一种基于拓扑化栅格地图的多峰粒子滤波定位方法。根据室内环境的特征不同,将栅格地图中的不同区域划分为若干拓扑节点。拓扑化栅格地图可以将地图的信息表现得更加简洁。通过对地图中不同的节点进行一次预匹配,来加快机器人定位的效率和准确性,同时为了消弭相似节点带来的影响,最后通过多峰粒子滤波的方法完成机器人的定位。实验结果证明该方法可以有效解决大环境中机器人定位不准确和效率低下等问题,可以帮助机器人实现大环境中的准确而快速定位。     

基于分布式控制系统的多机器人地图构建

针对目前多机器人构建地图的动态分区方法对机器人之间协作的限制问题,提出一种基于分布式控制系统的改进方法。该方法通过坐标转换把机器人的局部坐标信息转换到全局坐标中,利用Adhoc网络对信息进行传递,加强机器人间的协作关系。对信息进行汇总,利用栅格法构建地图。通过在机器人平台实验证明了该方法的可行性和有效性。     

基于分布式控制系统的多机器人地图构建

针对目前多机器人构建地图的动态分区方法对机器人之间协作的限制问题,提出一种基于分布式控制系统的改进方法。该方法通过坐标转换把机器人的局部坐标信息转换到全局坐标中,利用Ad hoc网络对信息进行传递,加强机器人间的协作关系。对信息进行汇总,利用栅格法构建地图。通过在机器人平台实验证明了该方法的可行性和有效性。