以超声为传感器的移动式机器人环境建模

本文提出了一种用超声测距传感器建立移动式机器人室内环境模型的新方法，并设计组装了一个多方位超声测距仪，通过并行I／O接口电路与子系统控制处理主机联接，做为环境建模的支持硬件。文中详细分析了超声传感器的测距特性，并推导出一种有效的识别真伪测距读数的方法－相关辨识法。在此基础上，提出了一种用真测距读数确定环境中约束体和自由空间分布的新方法，用网格模型图中各元素的特征值来表示对应环境子域的属性。为了实现环境信息的快速提取。匹配与刷新，文中定义了三种模型结构，并设计出“逐次扩展”快速建模算法。本文还讨论了测点选择方式。此外，还构设了几组平滑算子对所建模型图进行必要的平滑处理。最后，在一个真实环境和两个模拟环境下进行了建模实验。结果表明，以超声为传感器所建模型之精度可达厘米级，且基本可以满足建模实时性的要求。