面向多人场景的博物馆导览机器人自动避障技术研究

发布时间：2020-09-25 21:18

　　在科技高度发展的当下,将博物馆导览服务机器人应用于博物馆进行装备服务创新已成为可能。但目前博物馆导览服务机器人缺乏适配的避障技术,经典机器人避障技术在博物馆场景条件下缺乏针对性,不能提供切合场景需求的表现。本文旨在明确博物馆导览服务机器人的应用价值,设计一套在博物馆多人场景下具有更好表现的软硬件平台,提出一套针对博物馆多人场景——多频繁无序移动障碍物环境的改良避障技术,并验证其适配性。本文分析了博物馆导览服务领域当下亟待解决的问题及导览机器人的对应解决方案,明确了博物馆导览服务机器人的优势和价值;软硬件结合地设计了一套博物馆导览服务机器人平台,并分析了该机器人控制系统的可行性,介绍了其开发流程和具体技术实现方案;文章分析了博物馆多人场景的特点——动态障碍物多且频繁无序移动、强调安全性和实用性,结合博物馆导览机器人作为引导者的行为主动性,论证了经典VFH*算法在该场景下的不适用性,提出了更适合于博物馆多人场景的改良避障算法,并通过对比实验证明了其优越性。本文的主要创新之处在于针对博物馆场景的特点,在基础避障思想中引入“闪避周期”,优化路径代价评估函数,建立主被动结合的机器人避障机制,并提出脱离探测动态障碍物“滞留周期”的概念并建立实时动态计算方法,在VFH*的基础上实现了更适合于博物馆场景的机器人改良避障算法。文章对博物馆导览机器人应用价值的探讨和优化算法的提出有助于推动导览机器人在博物馆场景中的实际应用步伐,以装备服务创新促进文化科技融合,以计算机和机器人技术为传统博物馆赋能,提高对儿童、青少年等游客群体的吸引力和博物馆的游览价值,促进博物馆的现代化发展。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242
【部分图文】：

机器人,服务机器人,无线控制,动稳定性

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文块，软件方面其采用了当时比较先进的无线控制技术制和监督[6]5-6。公司在服务机器人领域除了对基本导览和避障思想进稳定性等角度进行了研究。如图 1-1 所示的人形和动稳定性，它们由美国的 Boston Dynamiy 公司研发，通器人提供摔倒后自主站起的能力[6]2-3。

日本,服务机器人,机器人

尤其希望通过对服务机器人的研究实现充当服务类劳动力的目标。如图1-2 a)所示，ASIMO 是第一台真正意义上能够同时完成双足行走、上下楼梯和倒水等最基础服务的人型机器人作。图 1-2 b)所示的 HiMoveRO 机器人由日立制作所株式会社和 Plant Mechanics 公司联合开发[7]。HiMoveRO 机器人配备激光测距仪、障碍物探测器、缓冲杆等硬件设备，可检测到机器人正前方的障碍物，原地停止等待障碍物让行。以欧美、日本为代表的国外科技机构由于机器人技术基础条件优渥，在服务机器人领域的发展良好，尤其是对人形机器人和平衡性稳定性等细节方面的研究进展飞速，但由于研制成本相当高且尚无法提供相对应的高实用性[8]，目前尚未有脱离实验室环境真正大规模服务于大众的产品级服务机器人。

机器人,导航方式,技术突破,研究现状

1-3 国内轮式送餐服务机器过十多年发展已取得较大论采用何种导航方式，智务，机器人避障算法起到产品均在复现 IVFH*算法好针对性优化的产品级机研究现状域，国外科技机构拥有优性等细节领域的技术突破场景中的应用，避障技术构的博物馆导览服务机器重。因此，本部分将主要

【参考文献】