基于激光雷达的服务机器人室内动态导航方法研究

基于激光雷达的服务机器人室内动态导航方法研究
由于我国人口众多及人口老龄化的现状,发展研究服务机器人成为我国的迫切需求。室内服务机器人最基本的要求是定位导航,该问题一直制约着机器人的发展和应用。 安全性问题是首要考虑因素,特别是人的因素,动态导航、自主避障使服务机器人具备安全性必要保障。因此,本课题在国家自然科学基金资助项目“动态未知环境下服务机器人主动同步定位与地图构建方法研究”下对服务机器人进行室内动态导航方法研究。 首先对服务机器人平台进行差动模型、里程计模型、激光传感器模型建模与分析,为移动机器人动态导航研究做理论性铺垫。 其次,考虑机器人在环境中的自定位问题,研究移动机器人环境特征定位。采用激光传感器进行点特征、线段特征提取并描述环境,运用最小二乘法拟合、得到准确的线段特征,进行机器人自定位。 然后针对导航问题进行全局路径规划研究。对已知环境使用栅格法进行建模,并采用基于切比雪夫距离的A*算法对机器人进行全局路径规划。 同时,针对动态环境,特别是行人的特征,进行动态目标识别与跟踪研究。通过对行人步态模型的分析,基于多特征跟踪行人状态。对VFH算法和局部 A*算法比较,选择A*局部规划算法进行局部动态路径规划,安全避障,实现动态导航。 最后,对课题各部分研究进行实验与分析,验证总体研究的有效性。