移動(dòng)機(jī)器人三維環(huán)境建模與自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人對環(huán)境的有效辨識(shí)是其自主導(dǎo)航和環(huán)境探索的關(guān)鍵，有效的感知環(huán)境信息并構(gòu)建環(huán)境模型能夠保證移動(dòng)機(jī)器人安全合理的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。與結(jié)構(gòu)化場景相比，存在廢墟、復(fù)雜地形以及動(dòng)態(tài)障礙物等復(fù)雜環(huán)境信息的三維非結(jié)構(gòu)化場景對環(huán)境的建模和重構(gòu)以及在此基礎(chǔ)上的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃提出了更高的要求。
　　 本文的研究重點(diǎn)為針對三維非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的建模與自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，旨在通過這兩方面的研究建立一套具有針對三維非結(jié)構(gòu)化環(huán)境實(shí)時(shí)建模和重構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)時(shí)規(guī)劃

2、和決策功能的移動(dòng)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)。
　　 對于由三維測距系統(tǒng)獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，本文以多種方式實(shí)現(xiàn)了三維場景的建模，其中包括直線特征提取，平面特征提取及基于高程模型的三維地圖構(gòu)建等。在平面特征提取中，針對不同的應(yīng)用，利用兩種不同的方法有效的實(shí)現(xiàn)了平面分割。在區(qū)域擴(kuò)張法平面分割算法中，利用法向量對生成平面進(jìn)行校正，有效的克服了區(qū)域擴(kuò)張中存在的平滑漸變問題。
　　 在構(gòu)建出的環(huán)境模型的基礎(chǔ)上，提出了兩種自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的方法：

3、基于幾何-高程模型的自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法和基于地形評(píng)估的自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法。前者利用一種綜合了高程模型和平面模型的幾何.高程模型來表述非結(jié)構(gòu)化場景并構(gòu)建出三維隨機(jī)路圖，之后利用Dijkstra算法搜索一條滿足安全性的最短路徑。這種方法克服了高程模型和平面特征模型各自存在的環(huán)境信息不完整的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了環(huán)境模型的有效性和路徑規(guī)劃的合理性。后者利用水平柵格將整個(gè)場景離散化，并利用柵格內(nèi)和柵格間點(diǎn)云高度分布情況對地形進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)根據(jù)機(jī)器人的通過能力