基于激光雷达的服务机器人建图方法研究

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所属分类:AGV设计资料
摘要

服务机器人是一种除工业自动化应用以外的执行对人类或设备有用任务的机器人,具有一定的自主能力。随着全球人口老龄化加剧、社会工作节奏加快和人们追求从体力劳动中摆脱束缚的需求愈加旺盛,服务机器人迅速发展,拥有着广袤的应用场景。服务机器人具备自主能力是其迈向实际应用的第一步,建图定位导航技术是整个机器人技术体系里最底层的基础技术,是构建整个服务机器人的核心关键,基于激光雷达的服务机器人建图方法更是现阶段服务机器人产品化过程中实现其自主能力的重要方案。本文围绕服务机器人低成本的基本特征和要求,着重研究了以下三块内容:首先,本文针对服务机器人产品化过程中通常采用的低成本激光雷达进行研究,探究了低成本激光雷达频率低、采样点少等影响服务机器人建图能力的局限,提出其移动状态下测量数据的矫正算法,实现较为理想的传感器输入。接着,本文分析了基于激光雷达的两种主流方法,并通过对比测试两种主流方法典型方案的建图效果,结合服务机器人计算资源有限的特点,给出了一种实施于低计算资源情况下的实时SLAM算法框架。最后,本文通过总结自主探索算法相关研究,提出了一种结合边界理论与下一最佳视野理论、在低计算资源情况下实施的服务机器人自主探索算法,并对算法流程和实现细节进行了详细分析,满足服务机器人自主环境探索需求。本文将理论研究、算法实现和实验验证紧密结合,研究验证了一种基于激光雷达的服务机器人建图方案基本框架,为低成本要求下的服务机器人建图需求提供技术方案支持。

论文目录

摘要
ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究目标和应用前景
1.4 本文研究的主要内容及章节安排

2 激光雷达数据矫正算法

2.1 测距原理及数据处理现状
2.2 数据矫正算法概述
2.3 实验及结果分析
2.4 本章小结

3 基于激光雷达的SLAM算法

3.1 基于激光雷达的SLAM算法概述
3.2 滤波方法与图优化方法比较
3.3 cartographer算法框架
3.4 本章小结

4 自主探索算法

4.1 自主探索算法发展现状
4.2 自主探索算法框架
4.3 算法流程及实现
4.4 本章小结

5 实验验证与结果分析

5.1 典型环境测试实验
5.2 实际应用场景实验
5.3 实验结论
5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文总结
6.2 工作展望
致谢
缩略词
参考文献
附录:攻读学位期间的主要研究成果

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