一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM方法-燕山大学学报.PDF

卷 期 燕山大学学报 年 月 文章编号：1007-791X (2011) 03-0208-07 一种智能空间辅助的家庭服务机器人SLAM 方法 孔令富 ，吴培良，杨学永 （燕山大学 信息科学与工程学院，河北秦皇岛 ） 摘 要：在单机器人 过程中，定位误差和建图误差随机器人运动距离增大而增大。为了有效降低 误差，本文提出了一种智能空间辅助的家庭服务机器人 方法。基于 粒子滤波思 ，机 器人定位和建图问题被分解为两个独立环节，首先，联合机器人控制量和智能空间摄像机网络的观测值估计机 器人位姿，给出了位姿粒子的采样提议分布和权值更新公式；然后，机器人利用自身位姿及对目标的观测来构 建环境地图。仿真实验表明本方法有效提高了机器人的定位精度，进而得到了更加精确的环境地图。 关键词：家庭服务机器人；智能空间； 粒子滤波； 中图分类号：TP24 文献标识码：A DOI：10.3969/j .issn.1007-791X .2011.03.004 引言 建了服务机器人智能空间。本文在智能空间服务机 器人框架下探讨 问题，将机器人定位和建 对于移动式服务机器人而言，环境地图是对机 图进行分解，基于 粒子滤波思 器人所在工作环境的抽象化表示，是机器人感知并 ，联合机器人控制信息和智能空间的观测量 适应环境，继而完成路径规划与定位导航，并最终 估计机器人位姿粒子及其权值分布，进而根据机器 提供特定服务的依据。目前，依靠同时定位与建图 人位姿和观测来构建环境的特征地图。 技术，机器人可构建出环境地图来描述环境布局及 系统分析 其中目标分布，但相关研究大多基于传感器机载这 一假 。由于观测数据均来自于机器人机载的 系统构成 传感器，机器人运动误差将不可避免地传递给所携 本文讨论的对象为家庭智能空间服务机器人 带的传感器。从 的角度来看，机器人定位 系统，该系统主要由 个部分构成：具备普适感知 误差来自于运动误差和对已建地图的观测误差，尽 和处理能力的智能空间 包括摄像机网络和处理主 管许多文献利用已建地图来校正定位误差，但已建 机 、与智能空间交互的家庭服务机器人、以及环 地图的构建受机器人前期定位误差的影响，因此从 境中的各种目标 包括服务对象、操作物品及环境 整体来看， 过程中定位和建图误差随运动误 路标等，这里统称目标。图 给出了一个典型的 差增大是难以避免的。 智能空间服务机器人系统的示意图，其中，为保证 智能空间通过普适传感器网络实现对环境及 摄像机网络对机器人和目标的空间定位，布撒摄像 其中目标的随时、随地感知，满足各种特定任务的 机节点时要求各区域至少被两个摄像机节点视域 需要 。目前，融合智能空间与机器人两者优势的 覆盖。本文所用服务机器人如图 所示，机器人除 智能空间机器人研究已逐步展开 ，文献 构 了配备激光测距仪、里程计，以及由手眼摄像机和 建了集成智能空间普适感知能力的普适机器人服 摄像机构成的双目主动视觉之外，还携带便于 务框架；文献 基于 和无线传感器网络构 智能空间观测和定位的标识色块。