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本文提出了一种新颖的拓扑语义-栅格混合地图交互式构建方法。其中,栅格地图利用激光测距仪数据,通过GMapping算法构建;拓扑地图则通过操作人员选择人类可理解的位置以及相关语义构成拓扑节点得到;最后通过语音交互方式把结点的语义描述与该结点在栅格地图中的坐标结合构成最终的地图。该方法克服了传统拓扑地图构建中拓扑结点的提取和描述问题,同时能够得到和人类表述方式完全一致的结点描述。而栅格坐标和人类语义结合的描述方式,便捷地统一了人类和机器人对环境的不同描述,实现了两个描述系统之间的无缝对接。 在构建的混合地图基础上,本文实现了一个语义导航系统,用户说出导航目的地之后,机器人识别出用户说的结点名称,用它作为语义索引在混合地图中找到对应的栅格结点,然后在栅格地图上完成路径规划和导航。此外,为了解决导航中的初始定位问题,还提出了一种新的定位-评估-重定位全局定位方法,通过修改传统的粒子滤波定位算法中粒子权重的评估算法,使得粒子群的权重最大的粒子能够用来衡量整个粒子群的定位质量,从而能够决定是否开始重新定位。 最后,整个系统在ROS框架上实现,并在MobileRobots公司的P3AT机器人上完成相关的实验。实验结果表明,提出的拓扑语义-栅格混合地图表示和交互式地图构建方法能够有效地结合环境布局和人类语义,得到可用的导航地图。而对应的定位-评估-重定位方法在构建的地图对环境的描述完整的情况下,能够达到任意位置100%的正确全局定位。整个系统极大地加强了服务机器人的交互性能和易用性。