Навигация и управление движением мобильного робота в городских условиях

• Автор: Све Лин Хту Аунг
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Содержание

Введение

Глава 1. Анализ проблем и существующих методов навигации и

управления движением автономного мобильного робота. Постановка

задачи исследования

1.1. Обзор особенностей и характеристик мобильных роботов, участвующих в соревнованиях DARPA Urban Challenge и других

1.2. Задачи, решаемые в диссертации

1.2.1. Задачи и особенности решения проблемы навигации мобильного робота

1.2.2. Средства очувствления мобильных роботов, движущихся в городских условиях

1.2.2.1. 3D лазерный дальномер

1.2.3. Анализ проблем при решении задач навигации по данным лазерного дальномера
1.3. Существующие методы решения задачи локальной навигации
1.3.1. Поиск экстремума функции различия i
1.3.2. Совмещение сканов методом ICP
1.3.3. Метод выделение характерных черт
1.3.4. Метод рекуррентной фильтрации (для 2D дальномера)
1.4. Существующие методы решения задачи глобальной навигации. Вероятностные алгоритмы
1.4.1. Метод фильтрация Калмана
1.4.2. Метод фильтрация частиц
1.5. Недостатки и преимущества известных существующих методов решения задачи навигации

Выводы
Глава 2. Решение задачи локализации с помощью определения
параметров движения
2.1. Задача определения угловой и линейной скорости по дальнометрическим измерениям
2.1.1. Математическая модель относительного движения точек в дальнометрическом изображении
2.1.1.1. Движение мобильного робота без проскальзывания
2.1.2. Уравнение связи движения робота с функцией сечения
рельефа
2.1.3. Дискретизация задачи
2.1.4. Определение параметров движения
2.1.4.1. Определение оценок с помощью псевдообратной матрицы
2.1.4.2. Определение оценок с помощью метода рекуррентной фильтрации
2.1.4.3. Выбор параметров фильтра
2.1.5. Исследование работы алгоритма рекуррентной фильтрации в
среде МаЙьаЬ
2.2. Исследование работы разработанного алгоритма при движении мобильного робота относительно рельефа в частных случаях
2.2.1. Движение мобильного робота перпендикулярно вертикальной стене
2.2.2. Движение робота вдоль стены
2.2.3. Поведение матрицы ковариации ошибок оценок
2.3. Исследование поведения оценок параметров движения
мобильного робота
2.4. Получение оценок координат положения мобильного робота при движении

2.4.1. Интегрирование уравнений движения
2.4.2. Использование расширенного фильтра Калмана
2.5. Предварительная обработка дальнометрического изображения
2.6. Исследование шумов
2.6.1. Исследование статистических параметров шумов в
измерениях
2.7. Точность определения параметров движения
2.7.1. Точность метода рекуррентной фильтрации
2.7.2. Точность определения координат робота
2.8. Построение карты
2.8.1. Виды описаний окружающей среды
2.8.2. Построение сетчатой карты для мобильного робота, оснащенного лазерным дальномером
Выводы
Глава 3. Управление движением мобильного робота в городских
условиях по данным ЗБ лазерного дальномера
3.1. Управление движением мобильного робота вдоль тротуара
3.1.1. Управление движением мобильного робота вдоль непрерывного прямолинейного тротуара
3.1.1.1. Кинематическая и динамическая модели колесного МР
3.1.1.2. Линеаризация уравнений движения мобильного робта относительно программной траектории
3.1.1.3. Устойчивость линеаризованной динамической модели мобильного робота
3.1.1.4. Определение параметров <р,у ,входящих в закон управления
3.1.1.5. Моделирование движения автономного мобильного робота

(рабочая/хранения),°С
Механические характеристики
Степень защиты IP
Вес, кг -4,
Размеры, мм 185x156x210; с кабелями: 185x156x
Существуют промышленные дальномеры, действие которых основано на подобном принципе, например фирмы Riegl. Обычно такие лазеры разрабатывались для решения задач обмера местности и зданий и имели высокие характеристики по точности и дальности измерения, но обладали большими габаритами. Проект Resolv использовал ряд 3D лазерных дальномера типа R1EGL, установленных на двух роботах, EST и AEST [53-55] (рис.1.11). Изображение полученное из 3D лазерного дальномера типа RIEGL представлено на рисунке (рис.1.12).
Рис. 1.11. 3D лазерный дальномер типа RIEGL
-гаг ^V4>T-
і і? ■ е ;.
*îï ?:
Рис. 1.12. Изображение полученное из 3D лазерного дальномера типа
RIEGL
Проект AVENUE использовал 3D CYRAX лазерный дальномер для моделирования окружающей среды в городских условиях [56-58]. Лишь