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智能服務(wù)機(jī)器人環(huán)境描述方法：拓?fù)?度量混合地圖

來源：智能機(jī)器人編輯：創(chuàng)澤時(shí)間：2026/4/9 主題：其他 [加盟]

為了更好地表示環(huán)境模型，加入度量信息來補(bǔ)償拓?fù)湫畔ⅲ@樣的地圖表示方法既具有拓?fù)涞貓D的G效性，又具有度量地圖的一致性和準(zhǔn)確性。混合地圖的應(yīng)用一般采用分層結(jié)構(gòu)：先利用上層的拓?fù)涞貓D實(shí)現(xiàn)粗略的全局路徑規(guī)劃，然后利用底層的度量地圖實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位并優(yōu)化生成的路徑。

混合地圖的思想Z早出現(xiàn)在20世紀(jì)70、80年代的文獻(xiàn)中，但直到Z近才引起了越來越多研究者的注意，成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。Z容易理解的混合地圖是由Kuipers 提出的[58,源頭可以追溯到他在20世紀(jì)70年代關(guān)于空間知識(shí)推理能力和認(rèn)知地圖的研究⁵9,空間知識(shí)在語義層(Spatial Semantic Hierarchy,SSH)中被表示，并且包含拓?fù)涞貓D和度量地圖層。 SSH 是許多研究方向的基礎(chǔ)，如文獻(xiàn)[60]提到拓?fù)鋵又械墓?jié)點(diǎn) 用不同的測量創(chuàng)建，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有嵌入的度量信息。因此，度量地圖可以在拓?fù)涞貓D創(chuàng) 建完畢創(chuàng)建，到現(xiàn)在SSH 已經(jīng)得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)展。

有的混合地圖采用小的特征地圖與簡單拓?fù)鋱D連接的方式，這種結(jié)構(gòu)主要關(guān)心的是特征地圖的大小方便、適中，拓?fù)鋱D僅起連接這些度量地圖的作用，并不對(duì)應(yīng)環(huán)境結(jié) 構(gòu)[61]。在此基礎(chǔ)上，有的研究者對(duì)拓?fù)鋱D進(jìn)行了擴(kuò)展，使其包含對(duì)應(yīng)環(huán)境結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，如 Tomatis 提出的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)房間或者走廊的通路，每一個(gè)房間有一個(gè)相關(guān)的度量地圖，拓?fù)溥叞趦蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)之間被探測到的路標(biāo)信息[62。 Lisien 提出了一種面向 SLAM、導(dǎo) 航和探測的拓?fù)涠攘炕旌系貓D-分層Atlas(the Hierarchical Atlas)[63,其中，拓?fù)鋱D基于簡化的Voronoi 圖創(chuàng)建，拓?fù)鋱D的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)走廊的交叉口等地方，并且度量地圖采用特征地圖。Yamauchi 提出了一種混合地圖，其中的拓?fù)鋱D較為復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)并不對(duì)應(yīng)環(huán)境結(jié)構(gòu)，而是指沒有被障礙物占有的空閑區(qū)域。