一种桌面机器人及其自主地图绘制算法

2012年03月06日15:48:26 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

阮晓钢，邢雪涛，李欣源，徐绍敏
北京工业大学人工智能与机器人研究所，北京

摘　　　要：利用嵌入式技术设计了一种桌面机器人系统，机器人体积不到２００ｃｍ３，系统利用全局摄像机采集图像，通过无线通信组件对机器人定位导航，从而进行面向地图绘制的智能行为研究；从桌面机器人系统采集到地图信息，并生成神经网络训练样本，利用可增长自组织特征映射图ＧＳＯＭ（ＧｒｏｗｉｎｇＳｅｌｆｏｒｇａｎｉｚｉｎｇＭａｐ）的地图绘制算法，通过不断增加新的神经元实现网络规模的增长，从而生成以少数ＳＯＭ图神经元分布描述环境特征信息的拓扑地图；在机器人系统上进行了基于ＧＳＯＭ模型的自主地图的绘制实验，并利用所得拓扑地图进行了准确的机器人导航实验。实验结果表明基于ＧＳＯＭ的自主地图绘制方法可行，机器人系统表现出类似生物的自主智能行为。该方法可以应用于大环境下机器人的自主地图测绘与导航。

关　键　词：嵌入式；桌面机器人；自组织特征映射图（ＳＯＭ）；神经网络；拓扑地图；地图绘制

１　引　言
桌面机器人是机器人学具体化的理想较小物理系统，近年来已经成为国内外众多研究机构研究的热点［１２］。但从目前这一领域研究水平来看，我国与世界发达国家有着明显的差距，因此加强桌面机器人物理系统及机器人智能行为的研究，对提高我国在智能机器人领域的技术水平及理论水平具有重要的意义。机器人自主地图创建，是自主移动机器人研究的关键问题。ＧｙｕｊｏｎｇＣｈｏｉ等人运用拓扑表格建立环境的拓扑地图［３］，及庄严等采用几何－拓扑混合地图实现环境描述建立环境地图［４］。但是要详细地描述大环境结构需要较多的数据，会产生很多搜索与存储的问题。为了解决这一问题，作者提出过基于ＳＯＭ算法（ＳｅｌｆｏｒｇａｎｉｚｉｎｇＭａｐ，自组织特征图［５］）的ＧＳＯＭ算法（ＧｒｏｗｉｎｇＳＯＭ，可增长ＳＯＭ［６７］），该算法在样本数未知情况下，通过不断增加新的神经元自主绘制环境拓扑地图，但未能在物理系统上验证其有效性。因此，本文利用嵌入式技术设计了一种桌面机器人系统，并进行了应用基于ＧＳＯＭ算法的自主地图绘制及导航实验。

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