面向复杂环境公共安全防控的移动机器人自主作业过程快速3D-SLAM技术
批准号:
62063036
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
罗景文
依托单位:
学科分类:
机器人学与智能系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
罗景文
中文摘要
肩负复杂环境公共安全防控的智能移动机器人需要面对复杂多变、甚至可能存在危险的场景进行稳健高效的自主作业,而高性能的三维同步定位与地图构建(3D-SLAM)则是必要的技术保障。因此,面向复杂环境的3D-SLAM技术已成为智能机器人领域的前沿竞争性研究热点。本项目针对复杂环境下移动机器人在公共安全防控过程中自主作业的工程背景和技术需求,将FastSLAM的开放式组织架构同箱粒子滤波、机器学习、群智能优化、以及随机有限集等技术工具有机地结合起来,主要研究:面向非结构化复杂环境的非参Bayes学习进化式Gauss箱粒子滤波快速3D-SLAM;面向强干扰复杂环境的势均衡多目标多Bernoulli指示器式箱粒子滤波快速3D-SLAM;并实现高性能快速3D-SLAM算法体系的综合集成与优化,进而研制复杂环境公共安全防控的移动机器人自主作业快速3D-SLAM应用软件,结合典型案例完成实体测试和性能评价。
英文摘要
The intelligent mobile robot which shoulders public security prevention and control in complex environment, needs to face the complex and changeable scenes, or even potentially dangerous scenes for robust and efficient autonomous operation, while the high-performance 3D simultaneous localization and mapping (3D-SLAM) is the necessary technical support. Therefore, technology of 3D-SLAM for complex environment has become a frontier competitive research hotspot in the field of intelligent robot. Aiming at the engineering background and technical requirements of autonomous operation of mobile robots in the process of public security prevention and control in complex environment, this project will organically combine the open organizational structure of FastSLAM with the technical tools such as box particle filter, machine learning, swarm intelligence optimization, and random finite set, the major researches are organized as follows: fast 3D-SLAM algorithm based on the non-parametric Bayesian learning evolutionary for Gauss box particle filter towards unstructured complex environment; fast 3D-SLAM algorithm based on cardinality balanced multi-target multi-Bernoulli filter with indicator box particle towards strong disturbed complex environment; and the implementation of synthetic integration and optimization of high-performance fast 3D-SLAM algorithm system, to further develop fast 3D-SLAM application software of autonomous operation of mobile robot for public security prevention and control in complex environment, combining typical cases to complete the entity test and performance evaluation.
本项目根据保障和/或维护公共安全的智能移动机器人自主作业的技术需求,重点研究在非结构化复杂环境和强干扰复杂环境中进行自主作业的移动机器人快速3D-SLAM所涉及的关键性算法与相应的实现技术,在移动机器人位姿估计的高性能箱粒子滤波;3D特征地图构建与动态维护的强抗扰箱粒子滤波;基于RGB-D图像的复杂环境点-线特征提取与线特征优化;动态场景中运动目标的精确检测与剔除;复杂环境中高质量关键帧挑选;移动机器人持续运行过程中的高精度回环检测和鲁棒重定位;动态场景的跟踪和重建;3D语义地图和3D导航地图的构建及其动态维护等方面取得了重要研究成果,在国内外重要学术期刊和国际会议上发表了一系列学术论文,授权了2个国家发明专利,产生了一定的学术影响。此外,还有3篇论文在投于SCI期刊,其余数据和结果正在整理和组织并将进一步发表。依托该项目,还指导多名本科生和研究生参加各种学科竞赛,并获得了国家级和省级奖多项。这对丰富和发展移动机器人智能自主作业的理论体系和技术工具具有一定的科学意义和贡献作用,也可为移动机器人在未知环境自主作业的工程应用提供先进的智能工程方法和高效稳健的技术工具,同时对促进云南的科学技术发展和机器人应用技术的推广,以及社会经济建设和公共安全的高质量保障具有重要意义。
国内基金
海外基金