基于激光SLAM的展厅服务机器人自主导航研究

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吴志刚*,  蔡浩聪,  朱耀晖,  陈敏

江西理工大学, 能源与机械工程学院, 江西南昌 330013

摘     要: 作为引导和介绍参观者进入展厅的重要工具,机器人需要面对可能存在的复杂环境和不断移动的参观者。首先,它需要具备能够实现准确定位、导航以及动态避障的能力。近年来,同步定位和建图技术(Simultaneous localization and mapping, SLAM)已被广泛用于解决未知室内环境中的定位和导航问题。本研究基于机器人操作系统(Robot operating system, ROS),通过2D激光雷达采集环境信息,结合服务机器人的惯性测量单元(Inertial measurement unit, IMU)、里程表和其他传感器,通过Cartographer SLAM算法绘制展厅环境图。实现了路径规划和动态避障功能。选择了全局路径规划算法,以及局部路径规划的动态窗口法(Dynamic Window Approach, DWA)算法进行路径规划。环境地图的构建、路径规划和动态避障功能通过模拟和真实环境得到了验证。在定位测试中,当机器人以0.5米/秒的速度移动时,机器人与目标点的平均位置偏差和标准偏差(Standard deviation, SD)分别小于7cm和3cm。平均航向偏差小于9°,SD小于3°。该机器人的定位和导航能够很好地满足展馆服务机器人的工作要求。
关 键 词: 三展厅; 服务机器人; 导航; 雷达; 定位与建图
DOI: 10.57237/j.mse.2022.01.004
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