《移动机器人原理与设计》第七章导航

第七章移动机器人导航移动机器人定位的基本方法定位用的传感器移动机器人导航技术传统导航方法智能导航方法17.1移动机器人定位定位的基本方法（1）相对定位法：也称航迹推测法。在初始位姿确定的情况下，机器人利用检测运动过程中相对于初始位姿的变化情况，获知当前位姿。（2）绝对定位法：通过检测或通信的方式获得位置标志信息，用位置匹配计算方法得出机器人的位置坐标。（3）组合定位方法：相对定位方法与绝对定位方法结合运用的方法。2定位是机器人实现自主移动的条件并发定位与环境建图SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）34定位描述方法（1）基于拓扑地图的自定位方法（2）基于几何地图的全局定位方法①几何推理法②蒙特卡洛定位法（3）基于几何地图的局部定位方法（4）同步定位与地图构建（SLAM）①主动SLAM②动态环境下SLAM③多智能体协作同步定位与地图构建5定位用的传感器检测自身状态，，检测环境状态1．精密电位器测量位置或角度的变化2．里程计一般用光电编码器63．光纤陀螺仪干涉式光纤陀螺仪、谐振式光纤陀螺仪以及受激布里渊散射光纤陀螺仪。萨格纳克效应光程差ΔS=4πR2ω/C4．倾角传感器实际是一种加速度传感器固体摆式、液体摆式、气体摆测量重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角，就得到倾斜角75．激光雷达发出激光束到接收到被测物反射光束的时间间隔来计算被测物的距离信息。此时间间隔称为飞行时间（TimeofFlight，TOF）二维和三维激光雷达LMS511型激光雷达采用时间飞行法及多重回波技术激光的反射率与反射表面的颜色和粗糙程度有关距离增加，发射激光的光斑会逐渐发散8基于激光雷达的地图匹配自定位地图匹配是绝对定位方法。用当前建立的局部地图与当前的全局地图匹配比较，获得它们的对应关系。地图的匹配是基于图标或基于特征的匹配，主要用模糊理论或概率算法实现。9基于视觉的运动目标跟踪自定位1．图像分割图像分割技术是把图像划分为若干不重叠的、有意义的区域或部分的图像处理技术。基于阈值的分割方法基于区域的分割方法基于边缘的分割方法基于特定理论的分割方法立体视觉视差原理两台摄像机从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，可以获取物体的三维几何信息基于视觉的运动目标跟踪自定位多目系统、双目系统、单目系统静态场景和动态场景静态算法：相减法、帧差法、光流法和运动能量法动态算法：Hough变换卫星定位空间部分、地面控制部分、用户设备部分7.2移动机器人导航技术传统的导航方法1）自由空间法2）图搜索法3）栅格解耦法4）人工势场法智能导航方法1）基于模糊逻辑的机器人导航2）基于人工神经网络方法的机器人路径规划3）基于遗传算法的机器人路径规划4）基于混合方法的机器人导航习题1．说明移动机器人定位的常用方法及其原理。2．同步定位与地图构建是怎样完成的？3．解释光纤陀螺仪的基本原理。4．智能导航方法有什么优点？5．查阅资料，描述两种基于视觉的运动目标跟踪定位方法。14