基于路標的家庭服務機器人室內定位系統(tǒng)的設計與實現.pdf

1、家庭服務機器人作為服務型機器人中重要的一類，開始逐漸走入我們的日常生活。定位功能是家庭服務機器人的基礎與關鍵技術。針對家庭室內環(huán)境下移動機器人定位的復雜性與低成本性的要求，迫切需要一種簡單易用的家庭服務機器人室內定位系統(tǒng)。
　　本論文通過對已有定位方法的調研與研究，針對移動機器人依靠里程計通過航跡推算位姿中的誤差累積問題，提出一種基于路標的家庭服務機器人室內定位系統(tǒng)解決方案。方案中，首先在對室內地面二維碼路標進行設計與部署，然后使

2、用安裝于移動機器人本體的高速讀碼器對二維碼路標進行讀取操作，獲取位姿信息實現定位。
　　為了降低在室內地面部署路標的成本，尋找最少路標數量的部署方案，本文首先對室內環(huán)境中無障礙物情況下的路標部署拓撲結構進行研究。根據移動機器人在運動過程中的約束條件，建立路標部署模型，利用Voronoi多邊形模型實現在無障礙物室內環(huán)境中路標的漸進最優(yōu)部署。其次，在固定障礙物室內環(huán)境中，基于無障礙物條件下的漸進最優(yōu)部署方案，設計虛擬彈簧模型對其進行調

3、整，實現路標的有效部署。
　　傳統(tǒng)二維碼識別算法無法滿足室內定位系統(tǒng)的實時性要求以及無法給出二維碼路標位姿信息，特別是無法給出精度較高的姿態(tài)信息，針對以上兩個問題，本文首先提出了基于二維碼候選區(qū)域檢測的二維碼路標快速檢測算法，實現了對二維碼路標的快速識別。其次，針對單碼識別姿態(tài)角度不夠穩(wěn)定，精度低的問題，提出多碼融合姿態(tài)識別算法，實現了姿態(tài)信息的穩(wěn)定高精度。
　　最后，給出了利用路標計算位姿的方法并進行實驗測試。通過與傳統(tǒng)算