室內移動機器人主動SLAM技術研究

劉光偉，王 巍，祁賢雨，李明博

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100083）

1 引言

同時定位與建圖（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）指的是移動機器人在運動過程中根據實時獲取的傳感器數據進行位姿估計，同時增量式的構建環境地圖。作為移動機器人實現自主導航的關鍵技術，SLAM自1986年在ICRA首次提出以來，經過近幾十年的發展，已經有了諸多適用于特定場景的解決方案；但這些SLAM算法都需人為控制機器人運動，為進一步提升移動機器人的智能水平和探索能力，即實現機器人在無人為干預的情況下自動構建環境地圖，文獻[1]提出了主動SLAM。

主動SLAM涉及到移動機器人定位、建圖、路徑規劃等技術的結合，要求機器人在保證位姿估計精度的前提下，向能探測到盡可能多未知區域的方向運動。為解決該問題，文獻[2]提出通過最優控制法離散控制輸入，根據各輸入對機器人位姿估計精度和新增探索面積的影響，選擇出最優的控制輸入進行執行，但實際使用中該方法可能導致機器人陷入局部最優；文獻[3]使用線段特征表述環境，并結合線段特征特點制定目標函數以評價系統的不確定度，并通過沿墻走來避免機器人陷入局部最優；文獻[4]根據部分可觀測馬爾可夫決策過程模型從當前地圖中選擇目標點，但計算復雜度隨問題規模呈指數級上升，一般只適用于求解小規模問題。

對室內環境中的定位與建圖問題進行了深入的研究、分析，并結合室內場景特點，提出采用基于概率的方法進行機器人的位姿估計和地圖構建?！?br>