基于嵌入式的室內(nèi)機(jī)器人視覺導(dǎo)航與定位研究.pdf

1、機(jī)器人能夠代替人類在高危險(xiǎn)、有毒有害、無(wú)氧等極其惡劣的環(huán)境下連續(xù)、穩(wěn)定、高效地工作。機(jī)器人導(dǎo)航與定位是保證機(jī)器人能夠完成任務(wù)的基礎(chǔ)，使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地找到目標(biāo)。機(jī)器人視覺具有測(cè)量范圍廣、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，能便捷、有效地獲取環(huán)境信息，它是機(jī)器人領(lǐng)域研究的重要方向。嵌入式系統(tǒng)的軟硬件都是針對(duì)具體應(yīng)用經(jīng)過裁剪專門設(shè)計(jì)的，它具有低功耗、體積小、互聯(lián)性強(qiáng)和集成度高等優(yōu)點(diǎn)，正符合機(jī)器人對(duì)體積、重量、功耗、移動(dòng)性以及穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求。使用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)

2、建的機(jī)器人將是未來(lái)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。
　　由于機(jī)器人視覺技術(shù)難度高，目前對(duì)使用嵌入式系統(tǒng)的機(jī)器人視覺研究還比較少。本文從嵌入式系統(tǒng)和機(jī)器人視覺兩方面技術(shù)入手，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)機(jī)器人視覺導(dǎo)航與定位。
　　論文針對(duì)室內(nèi)視覺機(jī)器人進(jìn)行了嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括從總體上對(duì)嵌入式CPU進(jìn)行資源分配，根據(jù)功能、性能和成本對(duì)外圍硬件的進(jìn)行選型，參考相關(guān)手冊(cè)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)包括最小硬件系統(tǒng)、攝像頭、無(wú)線網(wǎng)卡、觸摸屏等。
　　接著針對(duì)室

3、內(nèi)視覺機(jī)器人進(jìn)行了嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，移植bootloader、linux內(nèi)核及根文件系統(tǒng)，再在其基礎(chǔ)上開發(fā)攝像頭及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備程序，移植OpenCV圖像處理庫(kù)，移植無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)和各項(xiàng)機(jī)器人中需要用到的服務(wù)，如sshd。
　　在設(shè)計(jì)開發(fā)的嵌入式機(jī)器人上面進(jìn)行了攝像頭標(biāo)定研究，機(jī)器人視覺圖像特征提取算法分析，并對(duì)機(jī)器人視覺白線路徑跟蹤問題進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)路徑提取算法。隨后對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行特征研究分析，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法提出了改進(jìn)的h

4、ough白線提取算法。最后針對(duì)嵌入式系統(tǒng)處理能力較弱對(duì)改進(jìn)的hough提取算法進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)圖像中白線在高度方向的單調(diào)性，結(jié)合化整為零的思想在單方向上使用改進(jìn)的hough算法，降低了圖像處理的維度，在保證正確提取白線的同時(shí)使算法對(duì)曲線的適用性更強(qiáng)。在提取白線位置后，對(duì)嵌入式機(jī)器人視覺系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定，得到機(jī)器人在世界坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)。
　　論文最后介紹了嵌入式視覺機(jī)器人實(shí)物構(gòu)建過程中使用的軟硬件環(huán)境及一些開發(fā)方法。同時(shí)開發(fā)了相關(guān)