基于信息融合的机器人环境建模

黄尚锋

[摘 要]机器人工作环境对机器人的准确移动有着十分重要的意义。机器人的环境建模对实现机器人自主性起到基础性作用。

[关键词]环境建模;机器人;工作环境

一、环境建模的分类

机器人的工作环境错综复杂，因此构建机器人工作环境十分必要。当今在环境建模领域，已经诞生出多种理论方法来探究周边工作环境。Bücken等人创造出栅格地图法、拓扑图法、利用外界传感器反馈的信息表示环境等方法。

二、多传感器环境建模

现代多数机器人利用传感器来采集周边信息，通过二维矩阵存储数据，经过计算比较呈现出相应的概率值，提供可参考的可信度。若机器人周边环境比较嘈杂，传感器采集信号干扰性强，则会产生较低的概率，可信度较低。利用二维栅格阵法就可以消除外界干扰，获得较好的可信度。图1为传感器探测图。

针对周边环境，采用概率来表达各障碍物的分布。基于理论化模型考虑，假设各种障碍物是均匀分布的，故其概率之和为1。图1为传感器测量距离图。图3为栅格测距图。

图1中，r表示障碍物到传感器的距离，角表示信息传送区域。图1中，黑点表示传感器，黑长方形表示障碍物，灰色区域表示信息传输区域。栅格代表的概率計算公式为：（a表示栅格边长）

栅格测量法对环境建模有着十分重要的作用。采用此方法处理传感器反馈的信息可信度较好，可以有效地避免单一传感器所带来的不确定性，确保机器人准确地判断障碍物的位置。

参考文献：

[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]罗志增，蒋静萍.机器人多感觉传感器系统与多信息融合技术[M].机械工业出版社，2003.

[4]高国富，谢少荣.机器人传感器及其应用[M]. 化学工业出版社，2005.

[作者单位]

烟台工贸技师学院

（编辑：温子超）