● 摘要
论文选题来源于“985教育振兴计划”小型军用机器人创新设计及协同作业实验平台项目。论文“基于二维激光扫描仪的三维环境探测与避障算法研究”搭建了基于二维激光扫描仪的三维环境感知平台；对三维数据进行了简化处理，将三维环境信息用于机器人避障和导航。分析了常用避障算法VFF和VFH并作出了改进。论文介绍了利用二维激光扫描仪和电控旋转台搭建一个三维环境感知的平台，利用感知平台进行三维环境探测和重建，实现了三维环境感知平台的结构方案，实现了驱动电路。论文详细介绍了本系统的开发设计和实现过程。包括需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计，以及应用程序的设计和实现。例如编写了平台的控制界面和程序；针对数据采集过程中误差出现的原因，采用滤波器对数据进行处理。采用Matlab对三维环境进行重构；为了便于机器人避障和导航，对三维数据信息进行简化处理；系统分析了人工势场法（VFF）的原理和在使用中出现的问题，针对存在的缺陷，提出利用加权法对不同方向障碍物的影响进行处理，可以优化路径，并在一定程度上消除局部极小点；采用行为控制的方法，利用wall-follow行为摆脱局部极小点，并进行了wall-follow行为的进入退出条件方面的研究等。该课题从实验、研究的要求出发，介绍了栅量栅格避障法（VFH）的基本原理和特点，并对其进行了仿真验证。对比了VFH方法和VFF方法。利用VFH对机器人编队算法进行了探讨，研究了其实现方法，达到预想的效果。具有十分重要的实际意义和应用价值。