| 题名 | 基于视觉的服务机器人定位与建图研究 |
| 作者 | 欧阳明 |
| 答辩日期 | 2021-06 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院自动化研究所 |
| 导师 | 曹志强 |
| 关键词 | 服务机器人 定位与建图 多传感器融合里程计 多相机 SLAM 多机器人视觉建图 |
| 学位专业 | 控制理论与控制工程 |
| 英文摘要 | 服务机器人已经上升为国家战略，为了提供优质的服务，自主定位和建图的研究具有重要的研究意义和实用价值，在智能制造、家庭服务、医疗救助等领域具有广泛应用前景。本文面向基于视觉的服务机器人定位与建图开展研究，主要内容如下：
首先，介绍了基于视觉的定位与建图的研究背景和意义，分别从个体机器人和多机器人两个方面对视觉 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)进行了综述，并对论文的内容结构和安排做了说明。
其次，开展了动态环境下机器人基于视觉的里程计研究。面向室内运动的机器人，提出一种以视觉为主导，融合语义、陀螺仪和轮速计信息的多传感器融合里程计。所提方法直接估计机器人本体状态，并用 3D 位置和 3D 欧拉角参数化机器人位姿以便于紧耦合轮速计约束和平面运动约束，同时利用语义分割网络滤除动态特征且在优化过程中对地面特征施加地面点约束。所提里程计在公共数据集和实际环境中进行了验证。
第三，给出一种利用固定变换约束融合不同相机轨迹的多相机 SLAM方法。首先各相机利用前端里程计跟踪视觉信息并建立地图，后端处理过程中对时间上接近的不同相机关键帧施加固定变换约束以融合前端产生的地图，从而使得机器人能在部分相机跟踪失效的情况下继续执行任务，相较于单相机 SLAM，有利于建立更完整的地图。所提方法通过仿真和实验进行了验证。
第四，考虑多机器人建图过程中部分场景可能变化，设计了一种具有协同地图更新能力的多机器人视觉建图框架，采用 Server-Client 架构，在 Server 端提出一种机器人可见全局路标点搜索的算法，在机器人端利用新观测对全局路标点进行更新并通知 Server 处理。该框架在公共数据集和实际场景中进行了验证。
最后，对本文工作进行总结，并指出需要进一步开展的研究工作。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 79 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/44861]  |
| 专题 | 自动化研究所_复杂系统管理与控制国家重点实验室_先进机器人控制团队 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 欧阳明. 基于视觉的服务机器人定位与建图研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院大学. 2021. |
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