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结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
1 引言
1.1 地面自主移动机器人发展概述
地面自主移动机器人是一种能在未知、复杂、动态的环境条件下自主移动，集合环境感知、路径规划、动态决策生成、行为控制等多功能于一体的高度自主性的自动化智能系统装置[1]。地面自主移动机器人的主要特征是通过自身装备的传感器系统实时感知并理解外部环境[2]，根据设备功能和任务需要完成动态规划、决策生成并执行。地面自主移动机器人技术涵盖机械工程、电子信息工程、自动化、通讯工程和计算机科学等多门学科知识，同时集成了信息科学和机器人技术的众多课题研究成果，在各行各业具有广泛和潜在的应用价值，其发展对军事安全、社会变革、民用经济和科技进步有着重大的影响。文献综述
随着自主移动机器人及其相关技术的迅猛发展和日趋成熟，其应用范围几乎渗透到了各个领域，尤其是在很多不适合人类工作的场合发挥巨大的作用[3]。在军事方面，地面自主移动机器人可以潜入敌方区域进行侦察、偷袭等作战任务；在抗灾救援方面，机器人可以代替人类用于完成危险消防任务，如火灾、地震现场的生命搜救等；在交通领域，汽车自动倒车入库系统已投使用，另外无人自主驾驶汽车的研究也取得了突破性成果。目前欧美等许多发达国家都在进行地面自主移动机器人的研究，我国近年来也对该研究领域加大投入，并取得了较好的研究成果[4]。
本论文以机器人的感知技术作为背景，研究实现基于双二维单线激光雷达自主移动机器人的环境动态空间模型抽取。主要实现空间动态三维模型的构建，并对环境特征信息进行描述与预估。研究涉及有关地面自主移动机器人在环境感知中的关键技术。环境感知技术又称环境理解技术，是实现机器人自主移动的关键技术之一[1]。环境感知技术主要通过自主移动机器人装备的摄像装置（如CCD摄像机）、测距装置（如激光雷达扫描仪）、定位系统（如GPS定位系统）、定向系统（如IMU惯性测量装置）等传感器获取机器人周围环境数据信息。并从数据中提取出环境的特征信息，如局部环境特征、障碍物特征、可通行区域等，最后利用提取的环境特征信息进行路径规划和移动策略[5]。在复杂的环境条件下，由于激光雷达获取数据不受光线、物体材料性质影响，激光雷达被常用于获取复杂的环境信息。本论文主要研究的方向是基于双二维激光雷达的移动机器人的环境动态空间模型抽取，主要内容包括雷达数据采集、数据解析、环境信息描述、障碍物识别与分析、可通行区域分析与规划和三维模型构建等。
1.2 国外地面自主移动机器人研究现状
1.3 国内地面自主移动机器人研究现状
1.4 本文的主要工作和组织结构
本文的主要工作内容可分为以下四部分。
第一章，主要阐述了地面自主移动机器人的概念、国内外研究现状。
第二章，介绍了自主移动机器人的环境感知技术，主要包括移动机器人定位定向技术、被动成像技术和基于激光雷达的环感知技术。
第三章，介绍了自主移动机器人常用的环境三维模型构建技术，包括基于Matlab技术和OpenGL技术。
第四章，介绍了移动机器人环境动态空间模型抽取的具体实现，主要有雷达数据接收与解析方法、环境信息描述、障碍物识别与分析算法、可通行区域计算和基于OpenGL的三维模型重现等。
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