RoboCup实物救援机器人研究——自主机器人控制系统设计与实现

摘要

RoboCup实物救援机器人(Rescue Robot)项目是一个促进机器人救援技术发展的国际性平台，自主救援机器人是其中一个分支，注重研究机器人的自主救援能力，包括自主导航与路径规划、同时定位与地图构建、图像处理与特征识别等多个方向的内容。
　　 本文的研究工作基于自主研发的轮式自主救援机器人，该机器人装配有多种传感器：240°范围测距的激光传感器、测量机器人姿态的电子罗盘、CCD网络摄像头以及用于航位推算的内部里程计等。多种传感器信息为机器人提供足够的环境信息，从而实现自主定位与地图构建；在定位的基础上进行路径规划，完成对灾难环境的探索并最终完成伤员搜救工作。主要研究工作包括：
　　 ◆对机器人的整体结构以及运动控制模型作了分析，对软件控制系统进行整体设计和实现；
　　 ◆研究了自主救援机器人的同步定位与地图构建(SLAM)，提出了适合SEU-RedSun自主救援机器人的基于全局线段匹配的SLAM算法；
　　 ◆对自主导航与路径规划的相关技术进行了研究，提出了分层路径规划算法，即结合基于拓扑地图的全局路径规划算法与基于栅格地图的局部路径规划算法；
　　 ◆用于伤员识别的图像处理算法的研究，在比较了几种边缘检测常用算法后提出了基于边缘检测与几何特征的识别方法。
　　 ◆为使程序调试与算法测试较为方便直观，进行了调试平台的开发与调试方法设计。