【哈尔滨工业大学】3D地图创建机器人中国教育装备采购网围观1091次我要分享
　　【3D地图创建】
　　功能/作用介绍
　　本作品是一部可自主导航，可实现对封闭的空间环境三维结构化建模功能。机器人搭载了两部激光雷达，其中，一台激光雷达进行横向扫描，可以测绘出场地的二维结构化地图，帮助机器人实现自主避障与导航;另一部激光雷达则进行纵向扫描，在机器人的行进过程中实现对空间环境的切片采样，并以堆叠方式层层绘制出该空间的三维结构化地图。此外，机器人还搭载了一部高清摄像头，辅以二自由度云台，可在地形3D建模的同时获取环境实景信息，提升3D地图的信息量，让用户得到逼近于现实的场景重现。
　　主要性能及特色：
　　1、外形尺寸：Φ400mm×210mm
　　2、总 重：6kg
　　3、最大电压：DC24V
　　4、测绘速度：约0.3m/s(每米包含约60组剖切面信息)
　　5、操控方式：有线串口调试、无线遥控(设备可为电脑、智能手机或等主流智能设备)
　　作品名称：3D地图创建机器人
　　完成单位：哈尔滨工业大学机电工程学院大学生机械创新与创业实训中心
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基于灰色定性理论的移动机器人地图创建
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文档介绍：
西南科技大学硕士研究生学位论文第1II页 localizatmultde—noising 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:看垃日期:训缛6同相关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定, 即:学校有权保留学位论文的复印件,允许该论文被查阅和借阅; 学校可以公布该论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签笔:戈冬复铷张儆日期: 驯净绸罗司. 西南科技大学硕士研究生学位论文第l页 1 绪论移动机器人的诞生和机器人学的建立与发展,是20世纪人类科学技术的重大成就,是自动控制技术发展的重大成果,其相关研究应用已经渗入各行各业各个领域以及人们生活的众多方面,为人类作出了巨大的贡献,如焊接机器人、装配机器人,水下机器人等?。传统的机器人自主能力有限,多为通过示教再现和预先编写程序来设定动作,而且由于传感器单一、性能有限,机器人难以很好的实现与工作环境的交互,更无法基于人工智能决定机器人的行动。这类机器人基本不具有任何智能,其缺陷主要表现在以下两方面:(1)过多人为因素的参与使机器人不能单独适应变化的环境和作业对象;(2)这类机器人大多是不可移动的,只能坐等作业对象上门而不能提供主动的服务。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,机器人在功能和技术方面都有很大的提高,智能移动机器人技术是机器人研究领域的典型代表n,,其中具有感觉、思考、决策和动作能力的自主移动机器人系统是智能机器人领域的一个研究热点,它能够通过自身携带的多种传感器感知环境和自身的状态,实现在存在障碍物的环境中面向目标的自主导航,安全抵达目的地并完成所要求的操作。简单的说,自主移动机器人是一个集环境感知与理解、动态规划与决策、行为控制与执行于一体的多功能综合系统。当前,随着机器人在军事、制造业和服务业等领域的广泛应用,特别是军事侦察、扫雷排险、高危地区作业、反恐等方面具有特殊的优势和广阔的发展前景,自主移动机器人的研究受到了国内外众多研究人员的广泛关注。 1.1 课题的研究背景及意义移动机器人的研究始于20世纪60年代。目前,关于移动机器人的研究, 主要围绕机器人自主导航的相关技术展开,诸如基于感知的位置判断和局部与全局导航方案的研究,环境特征的检测和创建环境地图的新方法以及多传感器信息融合等。自主导航是机器人的一个基本需求,即要求机器人从一个地方自主的、有目的的、安全的移动到另~个地方。其中,定位是自主导航的基本内容, 机器人定位是指机器人在各时刻相对于工作环境的相对位置和方向,是保证机器人自主导航的关键:为了实现定位,必须选定一个坐标系统并记录环境西南科技大学硕士研究生学位论文第2页信息,坐标系统、环境特征在坐标系统中的位置就构成~个环境地图;此外, 不同场合下,机器人有不同的任务使命,即任务规划问题;为了完成任务, 可能需要机器人移动到不同的位置,这就要求机器人在当前位置与目标位置之间寻找到一条合理的路径,保证其能够安全地到达目标地点,从而完成指定的任务,即路径规划问题。由此可见,机器人自主导航涉及4个方面,其中,定位和环境地图创建是完成任务规划、路径规划工作的重要基础。目前, 移动机器人正向着具有自组织、自学习、自适应的智能化方向发展,探测环境创建地图和未知环境下的自主定位是实现移动机器人自主导航的重要环节,传感器技术的发展是实现移动机器人智能化的重要保障。本文就是围绕机器人自主导航中的创建环境地图和自定位展开的。图1-1 移动机器人导航自主性是移动机器人研究的重要指标。为了实现移动机器人在环境中自主行走,执行导航等任务,机器人必须具备自定位能力,但是,在很多实际应用中预先并不存在环境地图或者环境地图是不确定的,当移动机器人在未知或不确定环境下运行时,必须通过传感器来采集环境信息,并通过一定算法把传感器收集到的数据进行分析、融合,用来建立外部环境模型,准确、全面的反映外部环境特征,并同时估计自身所在的位置,为机器人导航决策提供正确的依据。由于单一传感器信号难以保证输入信息的准确性和可靠性,不足以反映外界环境信息,致使机器人无法做出正确的决策,而采用多个传感器则有很西南科技大学硕士研究生学位论文第3页多优点,如多个传感器可提供同一环境的冗余信息和互补信息;多信息可以并行快速地分析现场环境;在某一传感器发生故障时,可迅速重组,重新投入工作。多传感器融合便是针对一个系统中使用多个或多类传感器这~特定问题而展开的一种信息处理的新的研究方向,其目的是通过一定的技术手段, 充分利用多数据源的互补性和计算机的高速运算来提高信息处理结果的质量,保证机器人系统的快速性和准确性。采用多传感器信息融合技术,利用各种传感信息,获得对环境的正确理解,使机器人系统具有容错性,保证系统(尤其是移动机器人系统)信息处理的快速性和正确性。可以获得移动机器人对障碍物的比较精确的估计,正确地指导机器人运动。当移动机器人在噪声大的环境里运行时,更体现出采用多传感器信息融合方法的优越性。移动机器人多传感器融合技术弥补了使用单一传感器所固有的缺陷,现已成为移动机器入智能化研究领域的关键技术n,。本课题来源于国防科工委某基础科研项目,属移动智能体的研究范畴。基于多移动智能体在广场巡监的需求,研究移动智能体导航的环境感知系统, 要求利用多传感器信息融合技术实现移动机器人创建环境地图和自定位任务。 1.2 移动机器人发展概述移动机器人的研究从20世纪60年代斯坦福研究所(SRI)研制的以研究、应用人工智能技术以及在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制为目的的SHAKEY自主移动机器人开始,经历了以计算机应用和传感器技术发展为依托,使得移动机器人发展出现新高潮的20世纪70年代,直到现在,以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术,高适应性的移动机器人控制技术、真实环境下的规划技术为标志,开展的更高层次智能化自主移动机器人技术的研究。移动机器人的分类方法有很多。从运动方式分可分为轮式、履带式、腿式、无足蠕动式等;从工作环境分可分为地面机器人、水下机器人、空中机器人等;从运动控制上分,可分为手工控制式、半自主式和完全自主式机器人。我国的专家学者从机器人的应用环境出发,将机器人分为工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人;特种机器人则是用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括服务机器人、水下机器人、娱乐机器人和军用机器人等。西南科技大学硕士研究生学位论文第4页本文主要讨论自主移动机器人。自主移动机器人较传统的机器人引入了更多智能1
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