基于ros的家庭服务机器人slam的设计与实现

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1、，－、尹‘乂、－％分类号＼密缴ＵＤＣ缩号１０７３６－Ｉ－，ｊｎｆ莊少衫、巧麥工程硕壬学位论文！＾＼Ｘ基于ＲＯＳ的家庭服务机器化ＡＭ的设计与个实现心－Ｔ研究生姓於—名：顾其洋＾一＾、＞＾３：指导教师姓名职称：裴东副教授？专业名称：电子与通信工程研究方向；智能控制二。一六巧月矿ｔｆ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注

2、和致谢的地方夕ｈ，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论义中作了明确的说明并表示了谢意。；口期签名：？、抑ｋ＾Ｗｂ＇Ｓ？滅４＼关于论文使用授权的说明本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查厨和借阅；学校可公布论文的全部或部分内容，可臥采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

3、（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：巧本曰期：硕士学位论文M.D.Thesis基于ROS的家庭服务机器人SLAM的设计与实现DesignandImplementationofSLAMforHomeServiceRobotsBasedonROS顾其洋Guqiyang二〇一六年五月西北师范大学硕士学位论文摘要近些年，伴随着移动机器人硬件市场的发展与成熟，使得移动机器人的大规模应用变成可能，特别是近几年机器人在各个行业领域的普及，移动机器人工作的环境也变得越来越复杂，这就对移动

4、机器人能自主完成各种任务的能力提出了更高的要求。所以，自主导航技术作为移动机器人能够自主行走技术的关键，已经成为了移动机器人研究领域的研究热点。对于移动机器人导航技术，在静态环境下，在众多专家学者的共同努力下也日渐成熟并取得了诸多成果，但是在更接近真实环境的非结构化的动态环境下，移动机器人导航技术还没有一个成熟的理论体系，以及应对各类问题时可靠的解决方法。国内各大科研单位对于移动机器人自主导航的研究，大多还是处在彼此独立的状态，这种状况使得在移动机器人的软件或者硬件系统发生变化的情况下，移动机器人自主

5、导航系统面临着二次开发。为了提高机器人研发领域代码的复用率，本文以开源机器人操作系统ROS（RobotOperatingSystem）作为软件平台、以西北师范大学侏罗纪工作室自行设计搭建的简易ROS机器人作为硬件平台，对移动机器人在动态未知环境下导航技术中最为关键的问题——同步定位与地图构建（SLAM，SimultaneousLocalizationAndMappingBuilding）进行研究。首先，本文研究了与SLAM问题相关的几类系统模型，其中包括：坐标系统模型、机器人位姿模型、里程计模型、传感

6、器观测模型和环境特征模型。为SLAM算法的实现奠定了必要的基础。其次，本文对SLAM算法的数学模型进行了推导。并以此为基础，分别对基于扩展卡尔曼滤波器和粒子滤波器的SLAM算法进行了深入研究。然后，对上述的两种SLAM算法在实际应用中的性能进行分析。由于扩展卡尔曼滤波器和粒子滤波器各自存在的局限性，本文应用了一种融合扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的FastSLAM，并通过仿真验证。还将FastSLAM获得的环境地图，在侏罗纪实验室搭建的简易导航系统中进行验证。本文采用基于粒子滤波FastSLAM算法建立实验

7、室环境真实场景地图，完成了机器人的同步定位与地图构建任务，在自主导航中得到应用验证。通过实验验证了所提出的SLAM方法的可行性和有效性。关键词：移动机器人；ROS；SLAM；FastSLAMI基于ROS的家庭服务机器人SLAM的设计与实现AbstractInrecentyears,withthedevelopmentandthematurityofmobilerobots’hardwaremarket,itispossibleforthewideapplicationofthemobilerobots

8、,especiallywiththerobotspopularizationinvariousfields,theworkingenvironmentformobilerobotsisbecomingmoreandmorecomplicatedandtherequirementsthatthemobilerobotcanindependentlycompletethetaskbecomehigherandhigher.Asaresult,themobil