人機(jī)交互方式下移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)的研究.pdf

1、人機(jī)交互下的移動(dòng)機(jī)器人作為移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)分支，在一些特定應(yīng)用領(lǐng)域有著一般移動(dòng)機(jī)器人不可替代的地位。例如在環(huán)境檢測領(lǐng)域，常由于一些原因而發(fā)生化學(xué)物質(zhì)等高度危險(xiǎn)品的泄露污染，普通環(huán)保人員無法接近，使用一般手段無法實(shí)施檢測。這時(shí)就需要一種專門的環(huán)境檢測移動(dòng)機(jī)器人，代替環(huán)保人員進(jìn)入污染現(xiàn)場實(shí)施檢測和處理。由于大多數(shù)情況下的污染現(xiàn)場都比較復(fù)雜，可能在野外惡劣的地形條件下，也可能在充滿障礙的建筑物內(nèi)部，因此這種機(jī)器人必須體積較小并主要采用人機(jī)

2、交互方式進(jìn)行控制。但是機(jī)器人本身也可以擁有一定的自主能力，在一定情況下輔助操作人員對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行控制，從而降低操作人員的工作強(qiáng)度，提高工作效率并保證安全。本文結(jié)合教育部重大創(chuàng)新培育基金項(xiàng)目，重點(diǎn)研究了與人機(jī)交互移動(dòng)機(jī)器人及局部自主導(dǎo)航技術(shù)有關(guān)的總體結(jié)構(gòu)、傳感系統(tǒng)、自主避障系統(tǒng)以及自主視覺目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)。
　　 本文分析了人機(jī)交互方式下移動(dòng)機(jī)器人的功能需求并以環(huán)境檢測機(jī)器人為例討論機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)建模，設(shè)計(jì)了一種分層式、模塊

3、化、網(wǎng)絡(luò)化、局部智能等特點(diǎn)的電子系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際需要選擇了用于導(dǎo)航定位的傳感器并詳細(xì)分析和討論了機(jī)器人的傳感系統(tǒng)，提出了一種包含測距模塊、GPS定位模塊、姿態(tài)測量模塊及多用傳感器接口模塊在內(nèi)的分布式傳感器系統(tǒng)并給出了軟硬件設(shè)計(jì)方法。此分布式傳感器系統(tǒng)軟件中采用時(shí)間觸發(fā)設(shè)計(jì)模式，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有序運(yùn)行。
　　 自主避障技術(shù)是自主導(dǎo)航的基礎(chǔ)，本文提出了人機(jī)交互方式下移動(dòng)機(jī)器人自主輔助避障的思想，詳細(xì)描述了移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)

4、距離分段限速報(bào)警及強(qiáng)行突破模式在復(fù)雜工作環(huán)境下的具體實(shí)現(xiàn)方式，并討論了移動(dòng)機(jī)器人在柔性障礙避障技術(shù)方面的發(fā)展。
　　 機(jī)器人視覺是目前的研究熱點(diǎn)，視覺導(dǎo)航也是移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航的一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。為了解決人機(jī)交互方式下移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航問題，本文著重對(duì)三種流行的視覺目標(biāo)識(shí)別和跟蹤算法CamShift、SIFT和SURF進(jìn)行了分析，討論了各種算法的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。此外，對(duì)于應(yīng)用最廣泛的CamShift算法提出了改進(jìn)意見并進(jìn)行