基于激光雷达的巡检机器人导航系统研究

摘要：

智能巡检机器人能够高效、可靠地完成巡检任务,降低工作人员的劳动强度,准确、稳定的导航定位是巡检机器人执行巡检任务的基础.本文研究了基于激光雷达的巡检机器人导航系统,可实现机器人在室内外环境下的地图建立、路径规划和导航定位.导航系统由远程监控平台与巡检机器人组成,远程监控平台发布巡检任务、监控机器人状态、查询与存储检测数据,巡检机器人可实现自主导航定位、遍历检测点、执行数据采集等巡检任务,二者通过无线网络实现远程数据交互.融合激光雷达与编码器信息,使用高鲁棒性Gmapping算法建立二维环境地图.根据地图与检测点信息,采用分支界定算法搜索最优巡检路线,以减少巡检时间和能源消耗.使用自适应蒙特卡罗定位(AMCL)算法估计机器人位置和姿态,结合巡检路线,进行导航定位.根据横向偏差与航向偏差,通过经典的PID算法完成机器人驱动控制.机器人搭载可见光相机与红外相机,可对目标进行可见光通道与红外通道的融合图像检测.对巡检机器人进行了室内导航定位试验,试验结果表明,在1 m/s的速度下,位置与航向偏差的平均绝对误差(MAE)分别小于5 cm和1.1°,标准差(SD)分别小于5 cm和1.5°,能够满足巡检导航定位的要求.

关键词：巡检机器人、导航、激光雷达

所属期刊栏目：49

分类号：TP242(自动化技术及设备)

资助基金：北京市科技计划项目D161100001416002;国家国际科技合作专项2015DFG12280;国家自然科学基金项目31571570;国家重点研发计划项目2017YFD0700400-2017YFD0700403

在线出版日期：2018-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：14-21