题目：面向智能空间的护理机器人定位与导航

目前我国已经进入了老龄化和少子化社会，加之护理人员短缺，导致老年人的日常护理与生活辅助成为一个亟待解决的严重社会问题。采用机器人技术与装备，对提高老年人的独立生活能力、改善老年人的生活质量具有重要现实意义。 本文结合国家863计划课题“助老/助残机器人系统集成、监控和产品综合展示平台”，围绕面向智能空间应用环境的护理机器人的定位和导航技术开展研究。1. 提出基于RFID和双目视觉全局定位和基于MTi航位推算的联合定位算法，实现护理机器人精确的全局定位。提出基于智能空间RFID人工路标和双目视觉立体测量的全局定位算法，并采用MTi采集机器人姿态和加速度对机器人进行航位推算对全局定位结果进行插值，两者的计算结果采用卡尔曼滤波进行融合，6米内定位精度可达0.022米。2. 分别采用A*算法对栅格地图进行自主路径规划和采用Cardinal样条插值进行手动路径规划，实现路径跟随。介绍了智能空间中环境地图的编码存储方式；并从护理机器人需求出发，将护理机器人导航分为自主导航和手动导航2种方式：利用A*算法实现了机器人在从智能空间获得的地图上的自主路径规划；利用Cardinal曲线对老年人设置控制点进行插值实现了手动路径规划，在定位和路径规划的基础上实现路径跟随，6米内路径跟随精度在0.15米以内。3. 提出了基于双目视觉的自主回坞充电算法，满足护理机器人无限续航的要求。根据以上导航算法，机器人从当前任意位置自主导航到充电坞附近，利用双目视觉立体测量的精确性，微调机器人位置并完成与充电坞的对接充电。4. 提出了基于深度图的护理机器人跟随算法，满足老年人外出时护理机器人进行陪伴的需求。机器人从双目视觉获得的深度图中进行目标识别，根据一定的跟随策略得出跟随决策，并对底盘进行运动控制，保证始终和老年人保持一定的距离，随时为老年人服务。5. 搭建了护理机器人实验平台，进行了双目视觉定位精度、路径规划和跟踪、自主回坞充电和跟随技术测试实验，实验结果验证了以上算法的可行性。