移动机器人的定位与地图构建研究.pdf

分类号： TP242 密 级： 公开
UDC： 学校代码： 10127






硕士学位论文

论文题目: 移动机器人的定位与地图构建研究
英文题目: The Research of Mobile Robot Localization
英文题目: and Mapping


学位类别: 工学硕士
研究生姓名: 高超 学号: 201102197
学科(领域)名称: 控制理论与控制工程
指导教师: 江杰 职称: 教授级高工
协助指导教师: 职称:


2014 年 6 月 6 日
内蒙古科技大学硕士学位论文
摘 要

机器人实现智能化的最基本要求是具备导航的能力。而定位与地图构建的问题又是
移动机器人实现自主导航功能的基础，对于移动机器人定位与地图构建的研究，具有重
要的理论意义和应用价值。它不仅可以使移动机器人在各种复杂的、未知的、非结构化
的工作环境中得到更广泛、更实际的应用，而且可以促进机器人技术所涉及的各个学科
和领域的发展，为这些学科领域的不断进步提供理论依据和技术支持。本课题旨在确定
一个系统的研究方案，通过多传感器获取的信息，实现对环境信息和机器人自身空间位
置、方向的探测，结合所采集到的各种信息实现有效的定位和建立完备可信的地图。
为了简化课题研究的问题，将移动机器人的定位与地图构建分为定位和地图构建两
个方面分别研究，在实现移动机器人定位的同时进行地图构建。通过对目前国内外的移
动机器人定位与地图构建问题的研究方法和研究现状进行总结以及各种定位和地图构建
的方法进行比较分析，针对移动机器人在某些工作环境中没有任何先验地图信息和已知
坐标的路标可以作为参照，同时又无法实现 GPS 定位的问题，确定了基于航迹推算法
进行移动机器人的相对定位和基于置信栅格法进行地图构建的总体设计方案，完成了移
动机器人的软硬件设计，建立了基于里程计和角度传感器的移动机器人运动模型和基于
超声波测距传感器的移动机器人的观测模型。其中，硬件部分包括 MCU 微控制器模
块、方向角采集模块、避障传感器模块、距离采集模块、电机驱动模块、里程采集模
块、通信