基于二维激光雷达的移动机器人三维环境的识别

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二维激光雷达因为其快速、准确的测量特点被大量应用在移动机器人的环境障碍物检测中,但由于它对三维环境的扫描无法实现,因此本文以六轮腿移动机器人的环境感知系统为研究对象,主要对三维扫描云台进行结构和控制系统的设计。在设计过程中,运用D—H法对云台进行运动学分析,并推导出机器人坐标系与环境坐标系之间的对应关系,从而实现了扫描数据与环境信息的匹配。根据上面的扫描特性,采用最小二乘法拟合扫描面的轮廓曲线,并结合三角形面片法实现轮廓曲线间的三维重构,从而在理论上论证设计的可行性。另外,本文通过对环境高度的梯度信息及可通过区域的分析,筛选出移动机器人不可通过的障碍区域,并利用栅格法成功地创建了障碍的栅格地图。在移动机器人的路径规划解决方案中,设计了基于最短距离的势场算法,对生成的栅格地图进行势场计算和路径规划,并通过编写程序和仿真,成功地验证了基于栅格势场法的路径规划算法的正确性。
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