移动机器人实验平台：混和地图导航与SLAM技术详解

本章节深入探讨了移动机器人实验平台，特别是其中数字旋转编码开关在导航系统中的关键作用。首先，实验平台由多个传感器构成，如里程计、云台摄像机、激光测距仪等，这些传感器共同支持移动机器人的实时导航和同时进行SLAM（同步定位与地图构建）的过程。移动机器人采用双轮独立驱动的移动模式，配备了高速无线局域网，以便于车载控制系统进行通信。 核心硬件组件包括DSP板、嵌入式计算机、直流电机、无线桥接、无线卡、RS232端口和USB接口，它们共同构成了实验平台的硬件系统。图5-1展示了实际的机器人实验平台布局，而图5-2则详细描绘了系统的硬件结构图，显示出各部件之间的连接和功能分工。 移动机器人导航系统的关键在于解决地图构建、路径规划和定位这三个基本问题。地图作为机器人工作空间的模型，对于路径规划至关重要，而路径规划则需要在地图上寻找最优或次优的无碰撞路径。定位则是确保机器人在未知环境中的位置信息和姿态，对于自主导航的实现尤其重要。SLAM技术，即同步定位与地图创建，是解决这个问题的核心，它涉及地图表示、不确定性信息处理、数据关联、自定位和探索规划等五个核心问题。 论文作者郑宏针对地图未知的情况，设计了一套基于混合地图模型的全自主移动机器人多层递阶导航系统。这个系统包括地图编辑器模块，用于用户友好地创建和管理地图；多层递阶规划模块，结合全局拓扑地图的粗略规划和局部栅格地图的精细规划，实现了高效的避障功能；以及自定位模块，采用里程计和激光测距仪混合定位，利用两者的优势互补，确保在大范围导航中能实现精确的定位。 在SLAM问题的研究中，尽管已有理论和方法在地图建模、路径规划和自定位等方面取得进展，但如何整合这些技术，构建出实用的导航软件平台，仍然是一个挑战。作者的工作在这一领域做出了有益的贡献，不仅提升了移动机器人在制造业、空间开发和服务机器人领域的应用潜力，也为后续研究提供了有价值的基础。