一种融合深度相机与激光雷达的室内移动机器人建图与导航方法

陈文佑，章 伟，胡 陟，史晓帆

（上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海201620）

0 引 言

随着人们对机器人的需求日益增大，室内移动机器人技术逐渐成为研究的热点。工业机器人、服务机器人、特种作业机器人等各种用于不同环境中的室内移动机器人都需要一种关键的技术，即同时定位与建图SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）［1］。根据当前机器人研究领域的共识，实现室内移动机器人智能导航与避障，必须在无GPS信号的情况下，确定机器人的位置并且建立起机器人运动环境的完整地图。从20世纪80年代起，SLAM技术一直是移动机器人研究的重点和难点，研究者们一直在探索使用更加精确的传感器，更加完善的算法，来精准定位机器人的位置，建立丰富完整的环境地图，从而使机器人能够在地图中智能导航。

目前SLAM方案大致分为使用激光雷达传感器的激光SLAM和使用视觉传感器的视觉SLAM，激光SLAM发展较为成熟，常用的算法有基于粒子滤波框架的Gmapping算法，基于图优化框架的karto算法和cartographer算法等等。视觉SLAM方面，有基于直接法的大范围单目定位与制图（Large-Scale Direct Monocular SLAM，LSD-SLAM）方法、使用RGB-D摄像头的RGBD-SLAM方法、基于点线特征的VSLAM算法PL-SLAM（Points and Line Segments SLAM），以及基于特征点的ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF-SLAM）方法等。激光SLAM具有成本高、精度高、技术门槛低、获取的信息较少等特点，视觉SLAM具有成本低、精度相对低、技术门槛高、获取的信息丰富、应用前景广阔等特点。未来SLAM技术发展的一个方向是结合激光雷达与相机等传感器的多传感器信息融合SLAM方案，因此本文提出一种融合单线激光雷达与RGB-D相机的室内移动机器人SLAM方案。……