基于激光测距仪的移动机器人的三维立体避障

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自主导航问题是移动机器人研究领域中的关键技术之一,其中避障路径规划高效算法的研究,长期以来一直受到人们的关注和重视,是实现移动机器人完全自主运动的关键。在以往的机器人避障研究中,多数都假设机器人的可行通道上方是没有障碍的,而在实际环境中会有类似门洞等垂直方向上存在障碍物来阻碍机器人通行。   利用双目摄像头或三维激光雷达可以感知到机器人通道上方的障碍物的信息。但双目技术的深度信息可靠性较差,三维激光雷达可以获取前方精确的三维深度信息,但因其价格昂贵,体积较大,重量较沉等原因难以广泛应用于移动机器人上。   本文以四轮驱动的Pioneer3-AT移动机器人为载体,把二维激光雷达安放在高精度机器云台上,通过云台的上下转动,带动上方的二维激光雷达获取机器人周围环境的精确的三维深度信息。基于所获得深度信息,构造一种新的可行通道实现算法,使移动机器人自主穿越类似门洞的障碍物,实现三维立体实时避障。该算法在移动机器人Pioneer3-AT上得到了成功的应用。本文算法的创新点在于:   (1)自适应阈值方法:以往的算法中阈值一般是固定不变的,但是本文算法中阈值是自适应变化的,不仅能够避免机器人陷入局部“死区”,并且该方法能够有效解决VFH算法对阈值敏感的问题。   (2)求可行方向算法中的高度条件从原理上保证了立体避障方法的实现,弦长条件和矩形条件从原理上保证了求得的可行方向是安全无碰的。  
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