基于粒子濾波的室內巡邏機器人SLAM技術研究*

梁明亮 張凱 王云飛

鄭州鐵路職業技術學院 河南 鄭州 451460

引言

本論文對巡邏機器人的全向運動底盤進行設計，有效解決在現場測試中容易遇到的轉向困難、碰撞等問題。算法上，克服傳統RBPF-SLAM算法中存在的粒子退化現象，采用馬爾可夫鏈-（MCMC）運動步進，提高粒子的多樣性。建議分布的計算中，增加激光雷達的觀測模式，以改善地圖構建的準確性[1]。

1 全向巡邏機器人系統設計

1.1 全向巡邏機器人平臺

本文巡邏機器人的全向移動底盤數學模型如圖1所示。

圖1 全向底盤數學模型示意圖

該巡邏機器人采用麥克納姆全向移動底盤，全向運動平臺能夠實現平移、轉動等多種功能，其靈活性、可操作性強，能夠實現全方位的運動。

1.2 機器人硬件系統設計

該系統主要硬件：麥克納姆輪底盤，STM32，樹莓派4B，多種環境傳感器。作為一臺計算機，它能對整個巡邏機器人進行全面的控制，達到多種巡邏目的。與大部分機械手控制器相比，漿果派4B性能要好得多[2]。環境感應器能夠更精確地感受到室內的環境，并能與果子派連接，進行信息的傳輸。環境傳感器包括攝像頭、溫度、煙霧、激光雷達等。

利用激光雷達對巡邏機器人進行探測，獲得探測到的目標和周邊環境的準確位置。利用該數據，機器人能夠實現自動駕駛。激光雷達連接著樹莓派，把外界情況傳送到漿果派上。巡邏機器人在巡游時，利用攝影機進行監視。相機連接著樹莓餡餅，能將所拍錄像實時上傳。機器人采用STM32運動控制器，將4臺直流電動機與之相連。……