多機(jī)動(dòng)模式下移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤控制研究.pdf

1、移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤控制已成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在目標(biāo)跟蹤過(guò)程中移動(dòng)機(jī)器人由于空間環(huán)境限制及任務(wù)要求需要轉(zhuǎn)換機(jī)動(dòng)模式來(lái)改變運(yùn)動(dòng)方位及路徑,但是目前關(guān)于多機(jī)動(dòng)模式下移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤控制的研究尚處于空白,而現(xiàn)有的目標(biāo)跟蹤控制方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人在多機(jī)動(dòng)模式下對(duì)目標(biāo)快速準(zhǔn)確跟蹤。本課題在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“輪式機(jī)器人在崎嶇地面的低能耗通過(guò)性控制的方法研究(60775060)”的支持下,提出一種適用于多種機(jī)動(dòng)模式的移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤控制

2、方法。
　　首先,根據(jù)任務(wù)要求提出多機(jī)動(dòng)模式下移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)跟蹤控制的總體方案,圍繞該方案,采用移動(dòng)機(jī)器人與目標(biāo)跟蹤單元的組合方式搭建硬件系統(tǒng)平臺(tái),基于模塊化設(shè)計(jì)思想和多線程技術(shù),構(gòu)建目標(biāo)跟蹤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)框架。
　　其次,確定顏色特征為目標(biāo)特征,說(shuō)明CMUcam3的目標(biāo)跟蹤算法原理,選用Camshift算法作為羅技攝像頭的目標(biāo)跟蹤算法,闡明Camshift算法的實(shí)現(xiàn)步驟,分別利用CMUcam3和羅技攝像頭進(jìn)行目標(biāo)跟蹤實(shí)

3、驗(yàn),驗(yàn)證各自相應(yīng)目標(biāo)跟蹤算法的可行性。
　　第三,定義多個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng),基于針孔投影模型對(duì)羅技攝像頭進(jìn)行標(biāo)定,計(jì)算內(nèi)參數(shù)矩陣,說(shuō)明移動(dòng)機(jī)器人七種不同機(jī)動(dòng)模式的運(yùn)動(dòng)特性,分別推導(dǎo)在二維平坦地面和三維崎嶇地形中目標(biāo)跟蹤時(shí)的云臺(tái)伺服機(jī)構(gòu)水平角變化率和豎直角變化率;定義目標(biāo)跟蹤誤差函數(shù),推導(dǎo)圖像平面跟蹤誤差與云臺(tái)伺服機(jī)構(gòu)角差之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,建立舵機(jī)動(dòng)態(tài)模型,采用PI控制器作為目標(biāo)跟蹤控制器,為防止跟蹤過(guò)程中云臺(tái)伺服機(jī)構(gòu)頻繁抖動(dòng),設(shè)定目標(biāo)跟蹤誤