使用视觉特征辅助长走廊中的移动机器人定位技术解析

定位在移动机器人导航系统中起着至关重要的作用，是自主移动的基本能力。在室内环境中，当前主流的定位方案使用2D激光雷达，利用即时定位和建图（SLAM）技术来构建占据栅格地图；然后，基于已知的地图来定位。然而，此类方案仅在具有显著几何特征的区域有效。对于重复、对称或类似结构的区域，例如长走廊，常规粒子过滤方法将失效。为解决这一问题，本文提出一种从粗到细的模式，该模式使用视觉特征辅助长走廊中的移动机器人定位。首先，移动机器人被远程控制，沿着中线从起始位置移动到终点。

在移动过程中，使用基于激光的SLAM方法建图。同时，根据关键帧选择策略创建关键帧图像组成的视觉地图。关键帧通过时间戳与机器人的姿势相关联。其次，基于提取的激光扫描距离特征，提出一种移动策略，确定初始粗略位置。这对于移动机器人来说至关重要，因为它给出了机器人需要移动到哪里才能调整姿势的指令。然后，移动机器人根据移动策略以适当的视角捕捉图像，并将其与图像地图进行匹配，以获得粗略的定位。最后，提出一种改进的粒子滤波方法来实现精细定位。实验结果表明，该方法对全局定位是有效和鲁棒的。定位成功率达98.8%，平均移动距离仅0.31米。此外，当移动机器人被绑架到走廊中的另一个位置时，该方法依然有效。  

作者：

葛耿育1，3，张毅2，王维1，胡立鹤1，王洋1，蒋勤1

单位：

1重庆邮电大学计算机科学与技术学院，中国重庆市，400065

2重庆邮电大学先进制造工程学院，中国重庆市，400065

3遵义师范学院信息工程学院，中国遵义市，563006

编辑：黄飞