自主移动机器人定位技术研究综述

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1、万方数据第23卷第2期2010年3月机电产品开笈与剀新Development&InnovationofMachinery＆ElectricalProdtlcLsV01．23．No．2Mar．．2010文章编号：1002—6673(2010)02-003—03自主移动机器人定位技术研究综述张弦，苏志远(北京邮电大学自动化学院，北京100876)摘要：定位技术是自主移动机器人最基本也是最重要的技术之一。本文介绍了几种自主移动机器人的定位技术，着重分析了基于路标定位和概率定位的技术，及其各自的优点和局限性，并提出了今后研究的方向。

2、’关键词：自主移动机器人；定位；路标定位；概率定位中图分类号：TP242文献标识码：Adoi：lO．3969／j．issn．1002—6673．2010．02．002OverviewoftheLocalizationTechnologyofAutonomousMobileRobotsZHANGXian，SUZhi-Yuan(SchoolofAutomation，BeijingUnversityofPostandTelecommunications，Beijing100876，China)Abstract：Localizati

3、ontechnologyisoneofthemostbasicandimportantfunctioninautonomousmobilerobot．Thispaperpresentssometechnologiesintheautonomousmobilerobotlocalization，Focused0nanalyzingthetechnologybasedonlandmarkandprobabilisticlocalization，analysestheiradvantagesandlimitationsandind

4、icatesfutureresearchdirections．Keywords：autonomousmobilerobot；localizaiton；landmarklocallzation；probabilisticlocalization0引言自主导航移动机器人采用非固定路径移动的智能小车，由于具有更大的使用灵活性目前已成为目前机器人技术研究的一个热点。定位【1】技术是自主导航移动机器人应具备的基本功能．是移动机器人能否实现自由导航的基础。理想的移动机器人应具有以下能力：当处于一个未知的、复杂的、动态的非结构环境中，并且

5、在没有人干预的情况下，通过感知环境，能够到达期望的目的地，同时应尽量减少时间或能量的消耗等。1基于路标的定位技术在二维环境中，移动机器人的位姿通常使用三元组(x0，y。，0)表示121，如图1所示，其中(Xo，Y0)为移动机器人相对世界坐标的位置(平移分量)，0表示其方位(旋转分量)。移动机器人的定位方法一般可以分为相对定位和绝对定位两种{Sl。绝对定位和相对定位各有优缺点，具有互补性，如果将两者结合能形成更加准确可靠的定位系统。具体来说，可以把自主移动机器人定位收稿日期：2010—01—18作者简介：张弦(1982一)，男

6、，硕士研究生。研究方向：机电一体化。分为基于路标、基于地图和基于概率方法j种技术来分别研究。路标

7、4l是指具有明显特征的，能够被移动机器人传感器识别的特殊物体。路标本身在全局二维空间中具有固定和已知的位置。移动机器人定位的主要任务就是可靠地辨识路标。并且汁算出移动机器人的位置。定位精度的高低取决于对路标的识别以及位置信息提取的准确程度。CraigBecker等[51采用基于天花板和墙壁的几何图形路标对移动机器人进行导航和定位。俞竹青等阎提出了超声波网络导航系统，该导航系统采用主动超声波收发装y0置．它的检测范围在理论上可以无

8、限扩张，但检测精度却不变。可以有效解决检图1移动机器人位姿示意图测范围和检测精度的矛盾。中科院的董再励翻等提出了自主移动机器人的激光全局定位系统．该系统采用主动激光扫描定位方法，利用已知合作路标和定位系统扫描这些路标得到的方位角来计算机器人在参考系下的位置和走向。G．Jang等l曜出一种三维多色结构的路标模型．结合基于EKF的几何定位算法，获得了较好的定位精度3万方数据．开发与创新·和鲁棒性。中科院的侯杰贤191等设计了一种新型的人工路标。路标由三部分组成：红色矩形方框、内部背景以及待识别的目标图案。提出一种基于对数极坐标系

9、投影直方图的路标识别方法。实验表明精度较高，平均误差率在8％以内。人工路标定位存在的问题：一是由于系统加工精度造成路标测量的偏差；二是路标本身位置不精确；三是路标摆放位置的影响。通过精确测量路标位置及在定位计算中合理选取路标，可大大提高定位精度∞。2基于概率方法的移动机器人定位技术在定位过