近年來(lái),室外自主導(dǎo)航機(jī)器人在不同應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,比如小型UGV、送貨機(jī)器人等。在機(jī)器人應(yīng)用中,障礙物和道路特征檢測(cè)是室外自主導(dǎo)航機(jī)器人主要研究?jī)?nèi)容之一。激光雷達(dá)因其高精度和高速的測(cè)量速度,被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的室外導(dǎo)航。激光雷達(dá)分為單線(xiàn)(2D)和多線(xiàn)(3D)兩種類(lèi)型,單線(xiàn)激光雷達(dá)由于其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),被更多應(yīng)用于小型室外移動(dòng)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)中。本文采用向前傾斜的2D激光雷達(dá),在機(jī)器人前進(jìn)過(guò)程中,對(duì)其前方的障礙物和道路邊界進(jìn)行檢測(cè),并根據(jù)檢測(cè)的邊界信息,使機(jī)器人能夠跟蹤道路右邊界行駛,主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,針對(duì)每一幀激光雷達(dá)掃描到的數(shù)據(jù),進(jìn)行直線(xiàn)分割,并提出一種自適應(yīng)路面障礙物信息提取方法。該方法通過(guò)提取每幀激光雷達(dá)掃描到的路面高度和路面向量,對(duì)分割出的每條線(xiàn)段,根據(jù)其平均高度及其與上一幀路面向量的偏離度,進(jìn)行障礙物和路面線(xiàn)段分離。獲取到的路面高度和路面向量,隨著激光雷達(dá)掃描到的路面狀況不同而變化,可以反映出不同時(shí)刻的路面狀況,從而能自適應(yīng)提取出障礙物信息。其次,為了確定機(jī)器人的安全行駛區(qū)域和行駛目標(biāo)方向,對(duì)道路邊界信息進(jìn)行提取。由于單幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)信息較小,難以準(zhǔn)確的檢測(cè)出道路邊界信息...

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 自主移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自主導(dǎo)航系統(tǒng)框架
        1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 自主導(dǎo)航中的環(huán)境感知系統(tǒng)
        1.3.1 常用的傳感器與技術(shù)
        1.3.2 基于激光雷達(dá)的障礙物檢測(cè)現(xiàn)狀
        1.3.3 基于激光雷達(dá)的道路檢測(cè)現(xiàn)狀
    1.4 研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 基于直線(xiàn)特征提取的障礙物檢測(cè)
    2.1 激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)預(yù)處理
        2.1.1 激光雷達(dá)的基本測(cè)距原理
        2.1.2 坐標(biāo)系定義與變換
        2.1.3 激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)的濾波
    2.2 激光掃描數(shù)據(jù)分割和直線(xiàn)特征提取
        2.2.1 斷點(diǎn)檢測(cè)
        2.2.2 直線(xiàn)提取
    2.3 障礙物檢測(cè)算法
        2.3.1 激光路面掃描狀況
        2.3.2 路面高度估計(jì)
        2.3.3 路面向量提取
        2.3.4 障礙物提取
    2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        2.4.1 普通道路環(huán)境中的障礙物提取
        2.4.2 復(fù)雜的斜坡轉(zhuǎn)彎環(huán)境中的障礙物提取
    2.5 本章小結(jié)
第三章 道路邊界檢測(cè)
    3.1 激光雷達(dá)道路掃描模型
    3.2 道路邊界候選點(diǎn)提取
        3.2.1 掃描數(shù)據(jù)的一階微分濾波
        3.2.2 一階微分濾波的加權(quán)處理
    3.3 道路邊界點(diǎn)提取
        3.3.1 基于單幀數(shù)據(jù)的左右邊界候選點(diǎn)分離
        3.3.2 基于多幀掃描數(shù)據(jù)聯(lián)合處理的道路邊界點(diǎn)提取
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于柵格地圖的道路邊界跟蹤
    4.1 柵格地圖的構(gòu)建
        4.1.1 柵格地圖的映射與更新
        4.1.2 八鄰域膨脹
    4.2 基于目標(biāo)引導(dǎo)點(diǎn)的道路跟蹤
        4.2.1 目標(biāo)引導(dǎo)點(diǎn)的選取原則
        4.2.2 目標(biāo)引導(dǎo)點(diǎn)的選取與切換更新
        4.2.3 目標(biāo)引導(dǎo)點(diǎn)的安全性保障
    4.3 機(jī)器人速度控制律設(shè)計(jì)
        4.3.1 線(xiàn)速度控制
        4.3.2 角速度控制
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.4.1 靜態(tài)環(huán)境中道路邊界跟蹤結(jié)果分析
        4.4.2 動(dòng)態(tài)環(huán)境中道路邊界跟蹤結(jié)果分析
    4.5 本章小節(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝



本文編號(hào)：3764872