基于拓扑地图的移动机器人室内环境高效自主探索算法

作     者：齐立哲 何东东 陈骞 孙云权 QI Lizhe;HE Dongdong;CHEN Qian;SUN Yunquan

作者机构：复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2023年第45卷第3期

页      面：313-320,332页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：上海市市级科技重大专项(2021SHZDZX0103)。 

主　　题：移动机器人 自主探索 RRT 路径规划 拓扑地图 

摘      要：为了减少移动机器人在自主探索过程中反复到达已知区域的次数,从而提高自主探索效率,提出一种高效率自主探索算法TMRRT(topological map based rapidly exploring random tree)。首先,将变生长率的局部与全局快速扩展随机树(RRT)作为探测器来发现地图的边界,并对前沿点进行聚类;同时,将最佳探测点存储下来作为拓扑地图,避免机器人反复到达已探索区域。最后,在不同环境下进行仿真并在实际环境中进行验证。实验结果显示,本文的探索算法相对于RRT算法平均探索时长减小了7.5%以上、平均路径长度减小了19.8%以上,相对于FA(frontier-based approach)自主探索算法平均探索时长减小了15.7%以上、平均路径长度减小了34.3%以上。结果表明,该算法可以有效提高机器人自主探索的效率,在实际环境中具有可行性。