移动机器人SLAM与路径规划方法研究

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自动搬运是现代物流仓库实现自动化、智能化的基础。自主移动机器人相对于传送带与传统AGV,面对未知环境有探索和决策能力,具有柔性强、可重构环境的优点。本文对自主移动机器人同时定位与地图构建、路径规划方法进行了深入研究,主要内容如下:首先,同时定位与地图构建方法研究。建立了本研究的系统模型以及同时定位与建图的数学模型,分析其关键问题。然后,分别对EKF-SLAM和FAST-SLAM算法进行原理分析和仿真分析。仿真实验表明:两种算法均可以取得较好仿真效果,但FAST-SLAM算法的追踪误差较小、更适应实际环境。其次,提出了蜘蛛群居算法的改进策略。为了提高算法搜索性,避免其出现局部最优情况,对蜘蛛群居算法进行了改进。结果表明:蜘蛛群居混合优化算法的优化结果更接近最优值。接着,借助MATLAB模拟环境进行仿真实验,仿真实验表明:蜘蛛群居混合优化算法在全局路径规划中具有较好的可行性;其规划出的最短路径较短。最后,实现了基于视觉的自主移动机器人自主导航系统。设计了基于ROS机器人操作系统的自主移动机器人样机,样机利用深度摄像机RGB-D代替激光雷达提供二维点云信息,然后对RGB和Depth信息进行特征匹配、点云拼接实验,在此基础上实现了实验室条件下的同时定位与地图构建与自主导航。实验表明:基于视觉的移动机器人自主导航系统可以较好的实现室内自主导航。
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