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基于启发式的多机器人SLAM地图融合方法研究 被引量:4
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作者 王桐 尚光涛 高山 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1449-1458,共10页
同步定位和地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)是移动机器人在未知环境中完成地图构建和定位任务的关键技术。针对多机器人SLAM中的地图融合问题,提出一种启发式的搜索方法引导局部地图的重复区域进行地图融合。每... 同步定位和地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)是移动机器人在未知环境中完成地图构建和定位任务的关键技术。针对多机器人SLAM中的地图融合问题,提出一种启发式的搜索方法引导局部地图的重复区域进行地图融合。每个机器人可以在不了解其相对位置的情况下建立局部地图,并将局部地图信息发送至同一工作站中,以局部地图的相似性为判断指标融合得到最优的全局地图。在机器人实物平台上进行验证,结果证明了多机器人SLAM的地图融合算法的有效性和准确性。 展开更多
关键词 机器人slam 启发式 局部地图 相似性 地图融合
原文传递
机器人SLAM的特征点实时提取改进 被引量:5
2
作者 陆佳嘉 柯福阳 +1 位作者 余晓栋 董一鸣 《计算机工程与设计》 北大核心 2022年第6期1768-1776,共9页
为解决传统机器人SLAM在复杂场景下难以保持实时性和稳定性的问题,提出一种对ORB(oriented FAST and rotated BREIEF)特征点过于密集的改进方法,对前端视觉里程计以及SLAM后端进行优化。前端利用划分像素结合四叉树完成特征提取,对像素... 为解决传统机器人SLAM在复杂场景下难以保持实时性和稳定性的问题,提出一种对ORB(oriented FAST and rotated BREIEF)特征点过于密集的改进方法,对前端视觉里程计以及SLAM后端进行优化。前端利用划分像素结合四叉树完成特征提取,对像素进行划分提高部分区域提取到特征点的概率,四叉树方法对特征点进行均匀分配提取。RANSAC组合EPNP+ICP的方式减少求解相机运动的误差,基于词袋模型和G2O进行闭环检测和图优化,生成轨迹一致的全局点云地图。将传统的算法和改进的算法在TUM数据集下进行实验对比,实验结果表明,改进后算法的实时性和稳定性明显提高。 展开更多
关键词 机器人slam ORB特征点 像素 里程计 四叉树 特征提取 地图
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基于双目视觉的多机器人SLAM
3
作者 许晨 胡新宇 《科技视界》 2019年第9期123-124,共2页
为了解决单个移动机器人在未知环境下,构建地图不精确及无法实现并行任务的问题,提出了基于双目视觉的多机器人SLAM (Simultaneous Localization and Mapping),此方法可以大幅度提高机器人的定位精度和构图的准确性。以双机器人为例,提... 为了解决单个移动机器人在未知环境下,构建地图不精确及无法实现并行任务的问题,提出了基于双目视觉的多机器人SLAM (Simultaneous Localization and Mapping),此方法可以大幅度提高机器人的定位精度和构图的准确性。以双机器人为例,提出了协作SLAM的实现方法,通过ORB-SLAM2算法,将两个机器人获得的关键帧进行共享,通过相对位姿估计不断地更新局部地图,然后将局部地图进行融合,从而实现多机器人SLAM。 展开更多
关键词 机器人slam 地图融合 双目视觉
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农业复杂场景下多机器人协同SLAM研究进展与展望 被引量:5
4
作者 马楠 曹姗姗 +2 位作者 白涛 孔繁涛 孙伟 《智慧农业(中英文)》 CSCD 2024年第6期23-43,共21页
[目的/意义]在大田作业、野外放牧、果园采收等典型农业应用场景下,多机器人(包括移动式智能农机装备等)高精度快速协同同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是智慧农业乃至无人农场的关键基础和核心支撑。与单... [目的/意义]在大田作业、野外放牧、果园采收等典型农业应用场景下,多机器人(包括移动式智能农机装备等)高精度快速协同同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)是智慧农业乃至无人农场的关键基础和核心支撑。与单机器人SLAM相比,多机器人协同SLAM具有精度高、范围广、实时性强、扩展性好等优势,但在农业种植和养殖等自然复杂环境下,由于场景动态可变、地形复杂多变、环境丰富多样、通信约束受限等多重因素叠加影响,尚存在诸多问题与挑战。[进展]现有研究主要是从通用基础技术的视角对多机器人SLAM的研究脉络、优缺点、适用条件和关键核心问题等方面进行总结归纳,但缺乏针对农业复杂场景特性的剖析。本研究面向农业复杂场景的主要特征,以“多传感器数据融合—协同定位—协同建图—回环检测”为关键技术主线,分析了多机器人协同SLAM的优缺点及其在农业领域的适用性;从多机器人协同作业的视角,明晰了集中式、分布式和混合式三种主要协同框架的优势、局限性及适用的典型农业应用场景;进而探讨了农业复杂场景下多机器人SLAM存在的多传感器融合精度偏低、协同通信环境受限、相对位姿估计准确性不高等突出问题。[结论/展望]从优化数据融合底层算法、融合深度学习和强化学习、引入大语言模型、应用数字孪生技术等方面,对农业复杂环境下多机器人SLAM的未来发展方向和趋势进行了展望。 展开更多
关键词 农业复杂场景 机器人slam 协同定位 协同建图 协同框架
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基于多机器人的协同VSLAM综述 被引量:2
5
作者 王曦杨 陈炜峰 +3 位作者 尚光涛 周铖君 李振雄 徐崇辉 《南京信息工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期846-869,共24页
大规模环境建图时,使用轻便的机器人群去感知环境,采用多机器人协同SLAM(同步定位与地图构建)方案,可以解决在单个机器人SLAM方案下面临的个体成本高昂、全局误差累积、计算量大和风险过于集中的问题,有着极强的鲁棒性与稳定性.本文回... 大规模环境建图时,使用轻便的机器人群去感知环境,采用多机器人协同SLAM(同步定位与地图构建)方案,可以解决在单个机器人SLAM方案下面临的个体成本高昂、全局误差累积、计算量大和风险过于集中的问题,有着极强的鲁棒性与稳定性.本文回顾了多机器人协同SLAM的发展历史,介绍了相关的融合算法与融合架构,并从机器学习分类的角度梳理了现有的协同SLAM算法;同时还介绍了未来多机器人SLAM发展的重要方向:深度学习、语义地图与多机器人VSLAM的结合问题,并对未来发展侙作出了展望. 展开更多
关键词 同时定位与地图构建 视觉slam 机器人slam 移动机器人 多源数据融合 语义
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SLAM问题中机器人定位误差分析与控制 被引量:35
6
作者 季秀才 郑志强 张辉 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期323-330,共8页
移动机器人同步定位与建图问题(Simultaneous localization and mapping,SLAM)是机器人能否在未知环境中实现完全自主的关键问题之一.其中,机器人定位估计对于保持地图的一致性非常重要.本文分析了SLAM问题中机器人定位误差的收敛特性.... 移动机器人同步定位与建图问题(Simultaneous localization and mapping,SLAM)是机器人能否在未知环境中实现完全自主的关键问题之一.其中,机器人定位估计对于保持地图的一致性非常重要.本文分析了SLAM问题中机器人定位误差的收敛特性.分析表明随着机器人的运动,机器人定位误差总体上逐渐增大;在完全未知环境中无法预测机器人定位误差的上限.根据理论分析,本文提出了一种控制机器人定位误差在单位距离上增长速度的算法.该算法通过搜索获得满足定位误差限制的最佳的机器人运动速度,从而控制机器人定位误差的增长. 展开更多
关键词 slam问题 移动机器人 定位误差 误差控制
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基于ORB-SLAM3的多机器人地图构建算法 被引量:5
7
作者 罗可其 夏益民 +1 位作者 蔡述庭 李彦 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2022年第6期82-91,共10页
针对ORB-SLAM3算法构建稀疏点云地图信息量少、单机器人构图效率低的问题,该文提出一种基于ORB-SLAM3的多机器人地图构建算法,通过两层滤波算法减少冗余地图点数量,提高单机器人稠密点云地图构建效率;利用词袋模型匹配地图二维图像间接... 针对ORB-SLAM3算法构建稀疏点云地图信息量少、单机器人构图效率低的问题,该文提出一种基于ORB-SLAM3的多机器人地图构建算法,通过两层滤波算法减少冗余地图点数量,提高单机器人稠密点云地图构建效率;利用词袋模型匹配地图二维图像间接配准三维点云地图,提高地图配准速度与精度。该文算法在TUM数据集和自拍数据下进行测试,测试结果表明该文算法较传统构图算法速度提高71%、内存消耗减少89%,配准速度与精度较NDT+ICP点云配准算法分别提高68%和16%,在多机器人地图构建方面具有良好的效率、精度、鲁棒性和可拓展性。 展开更多
关键词 机器人协作slam ORB-slam3 稠密点云地图 点云配准 词袋模型
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基于激光雷达增强的视觉SLAM多机器人协作地图构建方法的研究 被引量:1
8
作者 李燊阳 邓三鹏 +3 位作者 权利红 祁宇明 丁昊然 刘天慧 《机器人技术与应用》 2023年第6期20-23,共4页
针对光线强度对机器人视觉同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)建图信息量、时效性和鲁棒性影响大的问题,提出一种基于激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)增强的视觉SLAM多机器人协作地图构建方... 针对光线强度对机器人视觉同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)建图信息量、时效性和鲁棒性影响大的问题,提出一种基于激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)增强的视觉SLAM多机器人协作地图构建方法。在地图构建过程中,将LiDAR深度测量值集成到现有的特征点检测和特征描述子同步定位与地图构建(Oriented FAST and Rotated BRIEF-Simultaneous Localization and Mapping,ORB-SLAM3)算法中,利用改进的扩展卡尔曼滤波算法将激光雷达的高精度数据和视觉传感器的时序信息融合在一起,获得单个机器人的位姿状态,结合深度图进行单个机器人稠密点云地图的构建;利用关键帧跟踪模型和迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法得到存在共识关系的机器人之间的坐标转换关系,进而得到各机器人的世界坐标系,在世界坐标系中实现多机器人协作地图的融合与构建。在Gazebo仿真平台中实验验证了方法的时效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 ORB-slam3 机器人协作slam 深度相机 激光雷达 传感器融合 卡尔曼滤波 稠密点云地图
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多机器人协作SLAM的实时地图融合研究 被引量:3
9
作者 罗可其 夏益民 +3 位作者 林沛杨 何宇威 李彦 李程子 《工业控制计算机》 2021年第6期64-65,67,共3页
针对单机器人同时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)算法构图效率低的问题,设计了基于ORB-SLAM3的多机器人协作SLAM的实时融合方案。首先,向两个SLAM进程输入相同的关键帧并以此帧所在位姿为世界坐标系完成... 针对单机器人同时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)算法构图效率低的问题,设计了基于ORB-SLAM3的多机器人协作SLAM的实时融合方案。首先,向两个SLAM进程输入相同的关键帧并以此帧所在位姿为世界坐标系完成初始化,然后各机器人以此坐标系为基础完成定位于建图,同时将地图汇总融合完成任务。此方案避开了传统地图融合问题中特征匹配与位姿估计的技术难点。在Gazebo仿真环境进行测试实验,验证了方案的有效性、实时性和鲁棒性。 展开更多
关键词 机器人协作slam 地图融合
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基于物联网技术的机器人智能物流系统研究 被引量:2
10
作者 吴吉明 《长春工程学院学报(自然科学版)》 2020年第1期101-104,共4页
首先研究了物联网技术,其集中式解决方案的任务是保持通信网络结构的完整性,在各个站点之间进行物资运输,促进机器人在各个装载站点之间的公平分配。然后分析了一种基于地图和空间技术的SLAM技术,有效满足了智能物流的发展需求。最后使... 首先研究了物联网技术,其集中式解决方案的任务是保持通信网络结构的完整性,在各个站点之间进行物资运输,促进机器人在各个装载站点之间的公平分配。然后分析了一种基于地图和空间技术的SLAM技术,有效满足了智能物流的发展需求。最后使用分布式异构哈希表的自适应来分发任务和进行本地化通信,并提出了一种利用分布式算法来规划机器人执行物流任务的方法。实验结果表明该方法能较好地实现智能物流系统的实际应用。 展开更多
关键词 物联网 机器人 智能物流系统 机器人slam
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Robot SLAM with Ad hoc wireless network adapted to search and rescue environments 被引量:4
11
作者 WANG Hong-ling ZHANG Cheng-jin +1 位作者 SONG Yong PANG Bao 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第12期3033-3051,共19页
An innovative multi-robot simultaneous localization and mapping(SLAM)is proposed based on a mobile Ad hoc local wireless sensor network(Ad-WSN).Multiple followed-robots equipped with the wireless link RS232/485module ... An innovative multi-robot simultaneous localization and mapping(SLAM)is proposed based on a mobile Ad hoc local wireless sensor network(Ad-WSN).Multiple followed-robots equipped with the wireless link RS232/485module act as mobile nodes,with various on-board sensors,Tp-link wireless local area network cards,and Tp-link wireless routers.The master robot with embedded industrial PC and a complete robot control system autonomously performs the SLAM task by exchanging information with multiple followed-robots by using this self-organizing mobile wireless network.The PC on the remote console can monitor multi-robot SLAM on-site and provide direct motion control of the robots.This mobile Ad-WSN complements an environment devoid of usual GPS signals for the robots performing SLAM task in search and rescue environments.In post-disaster areas,the network is usually absent or variable and the site scene is cluttered with obstacles.To adapt to such harsh situations,the proposed self-organizing mobile Ad-WSN enables robots to complete the SLAM process while improving the performances of object of interest identification and exploration area coverage.The information of localization and mapping can communicate freely among multiple robots and remote PC control center via this mobile Ad-WSN.Therefore,the autonomous master robot runs SLAM algorithms while exchanging information with multiple followed-robots and with the remote PC control center via this local WSN environment.Simulations and experiments validate the improved performances of the exploration area coverage,object marked,and loop closure,which are adapted to search and rescue post-disaster cluttered environments. 展开更多
关键词 search and rescue environments local Ad-WSN robot simultaneous localization and mapping distributed particle filter algorithms coverage area exploration
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基于因子图优化的激光SLAM 被引量:1
12
作者 刘康宁 丁春嵘 吕崇伟 《兵工自动化》 2023年第1期92-96,共5页
为提高基于激光雷达的同步定位和建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)精度,提出一种基于因子图的高效率、高精度的激光雷达SLAM框架。采用一种基于滑动窗口的因子图方法,将当前帧进行帧间匹配得到相对位姿,按照一定规则... 为提高基于激光雷达的同步定位和建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)精度,提出一种基于因子图的高效率、高精度的激光雷达SLAM框架。采用一种基于滑动窗口的因子图方法,将当前帧进行帧间匹配得到相对位姿,按照一定规则选出关键帧,将关键帧与全局地图进行匹配得到绝对位姿;构建一个因子图,将得到的连续帧之间的相对位姿与关键帧的绝对位姿作为优化因子,机器人的位姿作为状态节点放入因子图中进行位姿优化,得到高频率的机器人位姿以及全局一致的环境地图。结果表明:该算法能够减小误差的累积,具有更高的定位精度。 展开更多
关键词 因子图 slam:机器人 激光雷达
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A novel robust approach for SLAM of mobile robot
13
作者 马家辰 张琦 马立勇 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第6期2208-2215,共8页
The task of simultaneous localization and mapping (SLAM) is to build environmental map and locate the position of mobile robot at the same time. FastSLAM 2.0 is one of powerful techniques to solve the SLAM problem. ... The task of simultaneous localization and mapping (SLAM) is to build environmental map and locate the position of mobile robot at the same time. FastSLAM 2.0 is one of powerful techniques to solve the SLAM problem. However, there are two obvious limitations in FastSLAM 2.0, one is the linear approximations of nonlinear functions which would cause the filter inconsistent and the other is the "particle depletion" phenomenon. A kind of PSO & Hjj-based FastSLAM 2.0 algorithm is proposed. For maintaining the estimation accuracy, H~ filter is used instead of EKF for overcoming the inaccuracy caused by the linear approximations of nonlinear functions. The unreasonable proposal distribution of particle greatly influences the pose state estimation of robot. A new sampling strategy based on PSO (particle swarm optimization) is presented to solve the "particle depletion" phenomenon and improve the accuracy of pose state estimation. The proposed approach overcomes the obvious drawbacks of standard FastSLAM 2.0 algorithm and enhances the robustness and efficiency in the parts of consistency of filter and accuracy of state estimation in SLAM. Simulation results demonstrate the superiority of the proposed approach. 展开更多
关键词 mobile robot simultaneous localization and mapping slam improved Fastslam 2.0 H∞ filter particle swarmoptimization (PSO)
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A novel method for mobile robot simultaneous localization and mapping 被引量:4
14
作者 LI Mao-hai HONG Bing-rong +1 位作者 LUO Rong-hua WEI Zhen-hua 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第6期937-944,共8页
A novel mobile robot simultaneous localization and mapping (SLAM) method is implemented by using the Rao- Blackwellized particle filter (RBPF) for monocular vision-based autonomous robot in unknown indoor environment.... A novel mobile robot simultaneous localization and mapping (SLAM) method is implemented by using the Rao- Blackwellized particle filter (RBPF) for monocular vision-based autonomous robot in unknown indoor environment. The particle filter combined with unscented Kalman filter (UKF) for extending the path posterior by sampling new poses integrating the current observation. Landmark position estimation and update is implemented through UKF. Furthermore, the number of resampling steps is determined adaptively, which greatly reduces the particle depletion problem. Monocular CCD camera mounted on the robot tracks the 3D natural point landmarks structured with matching image feature pairs extracted through Scale Invariant Feature Transform (SIFT). The matching for multi-dimension SIFT features which are highly distinctive due to a special descriptor is implemented with a KD-Tree. Experiments on the robot Pioneer3 showed that our method is very precise and stable. 展开更多
关键词 Mobile robot Rao-Blackwellized particle filter (RBPF) Monocular vision Simultaneous localization and mapping slam
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Evaluation of LiDAR SLAM algorithms for construction robots in large public construction sites
15
作者 Chunyong Feng Junqi Yu +3 位作者 Jingdan Li Kaiwen Wang Ben Wang Yonghua Wu 《Low-carbon Materials and Green Construction》 2025年第1期443-465,共23页
Simultaneous localization and mapping(SLAM)is a crucial technology for construction robots,enabling complex environment mapping and localization at construction sites and facilitating autonomous construction.However,c... Simultaneous localization and mapping(SLAM)is a crucial technology for construction robots,enabling complex environment mapping and localization at construction sites and facilitating autonomous construction.However,construction sites,particularly those of large public buildings,are characterized by complex spatial structures,timevarying conditions,and dynamic uncertainties.Achieving accurate SLAM in such environments is a highly challenging task for construction robots.In this paper,a SLAM dataset is created specifically for construction sites of large public buildings,and the performance of current mainstream open source 3D light detection and ranging(LiDAR)SLAM algorithms is evaluated.Firstly,an experimental platform for construction robots is established,and a SLAM dataset is generated by collecting data at the construction site of a large public building in Xi’an.Secondly,a simulation environment is developed based on the construction drawings of the ongoing project.A simulation model of the construction robot is created according to the experimental platform,and a SLAM dataset for the simulated construction site environment is compiled by data collection.Finally,comparative experiments involving ten types of open source 3D LiDAR SLAM algorithms are conducted,and the accuracy of SLAM pose estimation and point cloud maps is assessed.The experimental results offer valuable references for SLAM algorithm research for construction robots in construction site environments.Specifically,they reveal the strengths and limitations of existing algorithms under construction-specific challenges,guiding future algorithm optimization.This work not only bridges the gap in construction-oriented SLAM dataset resources but also promotes the practical application of autonomous construction robots in large public building projects. 展开更多
关键词 Large public building Construction site Construction robot LiDAR slam Performance evaluation
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