視覺導(dǎo)航中移動機器人的一種定位和導(dǎo)航方法.pdf

1、近年來,機器人技術(shù)的不斷發(fā)展,伴隨著計算機運算性能的提升,機器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也變得更加廣闊。在這一趨勢下,研究能夠應(yīng)用于工業(yè)制造,教育,醫(yī)療,軍事,公共服務(wù)等領(lǐng)域的移動機器人,使其能夠真正進入實際應(yīng)用就具有了重要的意義。移動機器人導(dǎo)航研究已成為新的研究熱點,而基于視覺的導(dǎo)航相比應(yīng)用其他傳感器的導(dǎo)航方式,因為具有獲取信息量大而直觀,更符合人類的感知行為,又不對工作環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點,是一種發(fā)展前景非常好的導(dǎo)航方式。
　　 本

2、文針對沿導(dǎo)航線進行視覺導(dǎo)航的方法,利用虛擬定標線實現(xiàn)對導(dǎo)航線的跟蹤,解決了任意攝像頭俯仰角下虛擬定標線的確定問題,給出俯仰角與攝像頭視野范圍的關(guān)系的證明。完善了課題組有關(guān)機器人導(dǎo)航的電子地圖功能,利用電子地圖,對機器人的移動路徑進行規(guī)劃和控制,使機器人能夠自主移動到給定的目標點。使用改進的加入顏色標記的路口節(jié)點編碼,提高了機器人識別節(jié)點的能力,改善識別效果,使機器人自主移動的可靠性有了進一步提高。集成上述功能,實現(xiàn)機器人在已知地圖范圍內(nèi)

3、移動到指定位置的功能,以此完成機器人導(dǎo)航。
　　 介紹了機器人導(dǎo)航實驗平臺軟件的開發(fā),結(jié)構(gòu)等。對課題所選用的Up-techVoyager-ⅡA移動機器人的硬件體系,機械結(jié)構(gòu),軟件開發(fā)環(huán)境等進行了系統(tǒng)的說明。主要內(nèi)容如下:
　　 1、探討和回顧了自主移動機器人方向的研究現(xiàn)狀和發(fā)展,介紹了機器人導(dǎo)航技術(shù)、機器人視覺系統(tǒng)以及機器人視覺在自主導(dǎo)航方面的應(yīng)用等相關(guān)研究現(xiàn)狀,對本文的選題背景、論文的主要結(jié)構(gòu)作了介紹。
　　

4、2、介紹機器人導(dǎo)航策略的研究。對虛擬定標線技術(shù)進行了改進,提出了任意俯仰角下的虛擬定標線的確定方法,并給出了推導(dǎo)和實驗結(jié)果,證明了該方法的正確性和有效性。改進了導(dǎo)航線的識別算法,在原算法中加入了利用OTSU算法進行閾值動態(tài)調(diào)整的功能,使導(dǎo)航線的識別效果更加穩(wěn)定,對光影的魯棒性有了一定的提高。提出了不同俯仰角與模糊控制策略之間的關(guān)系問題,證明了攝像頭俯仰角與攝像頭視野區(qū)域之間存在著內(nèi)在聯(lián)系,并給出了其推導(dǎo)公式,當給定某較小的俯仰角下的模糊

5、控制策略后,對任意較大的俯仰角,能夠自動給出相應(yīng)的模糊控制策略,控制機器人沿導(dǎo)航線行進。對以上理論進行了實驗測試,給出實驗結(jié)果。
　　 3、介紹利用電子地圖沿導(dǎo)航線行進中的路徑規(guī)劃方法,標志點識別方案的改進,機器人避障策略的初步研究。原有的編碼識別方法,由于沒有對節(jié)點標志朝向的識別,即標志本身沒有方向的區(qū)分,為了使機器人從各個不同方向移動到節(jié)點時,讀取到的節(jié)點信息都一致,節(jié)點標志的編碼必須從四個方向觀察都完全一樣,這樣就限制了可

6、用編碼的數(shù)量,編碼的確定也比較復(fù)雜。本文中使用了改進的編碼,在編碼標志中加入紅藍色塊以標定編碼的方向,當識別到編碼之后,首先確定其朝向,將編碼旋轉(zhuǎn)到正向再進行識別,這樣便解決了自不同方向移動到編碼區(qū)后的識別問題,簡化了編碼的設(shè)計。
　　 4、在廠商提供的軟件平臺上進行了二次開發(fā),對軟件的原有模塊進行了封裝,解決了程序運行中的不穩(wěn)定因素,程序可靠性大大提升,使之更便于開發(fā)和實驗調(diào)試,也為以后的工作打下了基礎(chǔ)。
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