第5卷第3期 智能系统学报 Vol.5 No.3 2010年6月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jun.2010 doi:10.3969/j.issn.16734785.2010.03.006 无路标环境下遥操作机器人SLAM系统 曹卫华，吴净斌，吴敏，陈鑫 (中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083) 摘要：为了提高遥操作机器人的实用性和高效性，设计与开发了一种基于无线网络的无路标未知环境下探素移动 机器人系统，其包括移动机器人子系统和机器人远程状态监视子系统.根据机器人功能需求，提出一种多控制器协 作及多传感器信息融合的移动机器人硬件结构.利用机器人实时定位和激光测距扫描的能力，提出了一种改进的 V℉H算法，进行机器人自主局部路径规划.机器人远程状态监视子系统通过无线网络设定机器人的目标点，实时监 视机器人状态，并绘制机器人所探索的环境地图.实验表明，开发的探索移动机器人系统具备了在未知环境探索的 能力. 关键词：无线网络：实时定位：路径规划：地图绘制：遥操作机器人：SLAM系统 中图分类号：TP242.6文献标识码：A文章编号：16734785(2010)030240-07 A system for telerobotics in environments without landmarks CAO Wei-hua,WU Jing-bin,WU Min,CHEN Xin (School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China) Abstract:To improve the practicality and efficiency of telerobotics,the authors developed a mobile robot system which uses a wireless network.This allows robots to explore environments without known landmarks.The system consists of two subsystems,the mobile robot itself and the remote state monitoring system.Based on the functional requirements,a hardware structure was proposed with multi-controller cooperation and muliti-sensor information fu- sion.An improved vector field histogram (VFH)algorithm was presented.This gave the robot the ablility to do re- al-time location and laser ranging.The remote state monitoring subsystem served as an interface,giving target data to the robot via the wireless network.It also monitored the state of the robot in real-time,building up a map of the remote enviroment explored by the robot.Experimental results showed that this system performs well when exploring unknown environments. Keywords:wireless network;real-time localization;path planning;map building;telerobotics;SLAM system 自K.Goldbergz在Mercury Project中提出基于ion)的SLAM算法94、基于粒子滤波器的 Internet的网络机器人后I,随着网络和无线通信技 FastSLAM算法[s16]成为SLAM研究的主流方向.这 术的发展，结合无线网络通信设计具有本地自主的 些算法都有较大的计算量且复杂的优化过程，对机 探索移动机器人具有非常重要的意义，其在军事、安 器人的控制器要求高，这对于目前以嵌入式系统为 防、家政等领域具有很好的应用前景， 控制器的机器人而言就显得过于复杂. 对于探索机器人而言，SLAM(simultaneous lo- 实时定位是SLAM的基础，室内环境下可使用 calization and mapping)是一项非常重要的功能2]. 里程计结合电子罗盘或人为设定路标的方式.在有 目前多位学者提出一些SLAM算法，将其应用于探 路标条件下的定位研究已经取得了很多成功实 索机器人中，其中基于EKF(extended Kalman filter) 例[8]，但在未知环境中设置路标不具有实用性， 的SLAM算法4,6s)、基于EM(expectation maximiza-- 一些学者提出，在未知环境下，从机器人携带的激光 测距数据中提取直线段信息或直线段之间的交点， 收稿日期：200904-18. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60874042) 将其作为路标190]；但其寻找路标过程却增加了 通信作者：吴净斌E-mail:wjbwsb(@gmail.com SLAM算法的复杂度，同时也增加了控制器的负担