文档介绍：中国科学院自动化研究所
硕士学位论文
多传感器信息融合在自主移动机器人上的应用
姓名:杨秦敏
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:原魁
20040601
摘要本文主要针对在智能全自主移动机器人上应用多传感器信息融合算法进研究目标就是在自主研制高性能,低成本的嵌入式多传感器数据采集系统的基础上,应用多传感器信息融合算法,实现机器人运行环境的地图建模,从而提高整个多传感器系统乃至整个移动机器人系统的性能价格比。本论文主首先,分析了目前全自主智能移动机器人上常用的传感器系统,并结合实际应用提出了“嵌入式环境感知系统”的思想。在此基础上,研制开发了一种面向移动机器人的嵌入式多传感器数据采集系统,实现对多路超声、红外、⒎轿坏却ǜ衅鞯氖凳笔莶杉⑼ü笛檠橹ち似淇煽原理和特性,阐述了实际应用中使用超声传感器进行测距的局限性,并对其结合超声测距存在的问题,深入探讨了移动机器人环境地图建模的相关问题。以柱状栅格地图模型作为环境表达框架,针对以往超声传感器数学模型存在的问题提出了一种简化了的高斯模型。在此基础上,引入超声测距中的入射角信息,提出一种甀方法进行环境地图建模,其在减少幻象目标和寻门。方面表现出了攵灾凑じ竦赝寄P偷木窒扌只能用于移动机器人快速避障捎弥ぞ菡じ衲P徒谢肪潮泶铮⑹褂弥ぞ堇砺劢谢肪车赝冀和更新。同时,将超声传感器的信息与长距离测量传感器的测量数据进行融合,并定义了证据冲突量以表征超声信息可靠性。通过实验进行比较发现,该方法能够很大程度上消除超声传感器幻象目标对环境地图建模的影响。关键词:全自主移动机器人,多传感器信息融合,嵌入式,超声传感器,环境地图建模,栅格模型,入射角,幻象目标,证据理论,证据冲突量行了深入研究。传感器系统是智能移动机器人的一个重要组成部分。本文的要包括以下几个方面的内容:性和实时性。针对超声传感器在全自主移动机器人上的应用,深入分析了其工作数学模型进行了探讨。很好的效果。中国科学院自动化研究所硕士学位论文摘要
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虢塑盔勉翩懿,厘迫煎豸熟独创性声明关于论文使用授权的说明丝之:本人声明所成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。与我⋯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地说明并表示了谢意。动化研究所有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;可以公布论文的全部或部分内C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑≯、使用学位论文的规定,即:中国科学院自容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名:日期:日期
第一章绪论引言应用到复杂多变的不确定环境中,以实现机器人的规划、控制和决策。作为近二三十年来迅速发展的一门综合交叉学科,对机器入学的研究集成了自动控制、人工智能、电子技术、机械工程、传感器技术以及计算机科学等多门学科的最新研究成果,是当前科技发展最为活跃的领域之甏随着计算机技术、传感器技术和微电子技术的发展,开放式移动机器人平台不断地被研制成功,移动机器入的研究出现了新高潮。随之,年代出现了“智能系统”、“信息集成与融合”等新科技名词,人们的目光开始转向智能化移动机器人的研究领域。随着社会信息化的深入发展,工业、农业、科研、国防以及服务业等多行业越来越需要赢性能的移动机器人系统。因此,从年代以柬,以研制适应性强、鲁棒性高、灵活性好的高智能化移动机器人为标志,开展了更高层次、更具有挑战性的研究课题。研究的内容不仅包括枫器人的自推理、自学习和自决策,而且要求机器人能够对实际工作环境中的不确定性信息进行有效的综合和处理。从整个发展历程来看,机器人的研究正朝着多功能化、智能化、大众化的方向发展。颓兴的智能仿生机器人、体积微小的纳米机器人、不畏艰险的探险机器人等,也不断地涌现出作为高科技领域的一个重要研究课题,移动机器人的磺究工作得到了世界科技界的广泛关注。西方各国及日本等国从多种角度展开了对移动机器人的研究。从年代起,美国国防高级研究计划局妥帕⑾【浚贫ǖ孛嫖奕薼乍战平台的战略计划,从丽在世界范围内揭开了全面研究移动机器人的序幕。此外,国外比较著名的机器人研究计划有:美国能源部制定的机器人和智能系统计划及后来的空间机器入计划,欧洲尤里卡的机器人计划,日本通产省的极限环境下作业机器人计划等。在智能移动机器入研究方面,许多著名科研院所也作了大量的工作和积极的努力。研究内容不仅包括机器人的环境感知和决策控