基于信息融合的機器人環境建模

黃尚鋒

[摘 要]機器人工作環境對機器人的準確移動有著十分重要的意義。機器人的環境建模對實現機器人自主性起到基礎性作用。

[關鍵詞]環境建模;機器人;工作環境

一、環境建模的分類

機器人的工作環境錯綜復雜，因此構建機器人工作環境十分必要。當今在環境建模領域，已經誕生出多種理論方法來探究周邊工作環境。Bücken等人創造出柵格地圖法、拓撲圖法、利用外界傳感器反饋的信息表示環境等方法。

二、多傳感器環境建模

現代多數機器人利用傳感器來采集周邊信息，通過二維矩陣存儲數據，經過計算比較呈現出相應的概率值，提供可參考的可信度。若機器人周邊環境比較嘈雜，傳感器采集信號干擾性強，則會產生較低的概率，可信度較低。利用二維柵格陣法就可以消除外界干擾，獲得較好的可信度。圖1為傳感器探測圖。

針對周邊環境，采用概率來表達各障礙物的分布。基于理論化模型考慮，假設各種障礙物是均勻分布的，故其概率之和為1。圖1為傳感器測量距離圖。圖3為柵格測距圖。

圖1中，r表示障礙物到傳感器的距離，角表示信息傳送區域。圖1中，黑點表示傳感器，黑長方形表示障礙物，灰色區域表示信息傳輸區域。柵格代表的概率計算公式為：（a表示柵格邊長）

柵格測量法對環境建模有著十分重要的作用。采用此方法處理傳感器反饋的信息可信度較好，可以有效地避免單一傳感器所帶來的不確定性，確保機器人準確地判斷障礙物的位置。

參考文獻：

[1]Thrun S，Bücken A. Integrating grid-based and topological maps for mobile robot navigation. In：Proceedings of the Thirteenth National Conference on Artificial Intelligence[J].Portland，1996：944—950.

[2]Elfes A. Occupancy grids：A probabilistic framework for mobile robot perception and navigation[D]. Pittsburgh：Carnegie Mellon University，1989.

[3]羅志增，蔣靜萍.機器人多感覺傳感器系統與多信息融合技術[M].機械工業出版社，2003.

[4]高國富，謝少榮.機器人傳感器及其應用[M]. 化學工業出版社，2005.

[作者單位]

煙臺工貿技師學院

（編輯：溫子超）