移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、視覺導(dǎo)航作為移動(dòng)機(jī)器人中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，受到了國(guó)內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。本文在科研項(xiàng)目“移動(dòng)智能體的運(yùn)動(dòng)測(cè)控方法研究”的資助下，以實(shí)驗(yàn)室自制的XKR-1型移動(dòng)機(jī)器人為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，圍繞移動(dòng)機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的相關(guān)理論基礎(chǔ)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)展開了一系列研究。 綜合論述了移動(dòng)機(jī)器人、機(jī)器視覺以及視覺導(dǎo)航相關(guān)領(lǐng)域的背景、意義、發(fā)展和現(xiàn)狀，指出其關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì)和研究方向。 系統(tǒng)地介紹了實(shí)驗(yàn)室自制的XKR-1型四履帶移動(dòng)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)

2、。根據(jù)機(jī)器人的總體任務(wù)要求，分別給出了機(jī)構(gòu)本體、控制平臺(tái)硬件、軟件體系的設(shè)計(jì)方案。采用分布式嵌入式系統(tǒng)配合USB攝像頭搭建了機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺(tái)。出于對(duì)系統(tǒng)開放性和穩(wěn)定性的考慮，采用了適合嵌入式平臺(tái)的Linux操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺(tái)。設(shè)計(jì)了基于行為的機(jī)器人控制體系，保證機(jī)器人工作時(shí)的高效性與魯棒性。 研究了機(jī)器人視覺中圖象處理領(lǐng)域一些基本方法的原理和實(shí)現(xiàn)手段。首先建立了簡(jiǎn)化的線性攝象機(jī)模型，推導(dǎo)了圖象坐標(biāo)系統(tǒng)和世界

3、坐標(biāo)系統(tǒng)之間的映射關(guān)系。然后提取YUV顏色空間中Y分量灰度圖象，用迭代算法找到最佳分割閾值，實(shí)現(xiàn)圖象的二值化處理。最后運(yùn)用中值濾波和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法對(duì)圖象進(jìn)行平滑，去噪。 研究了機(jī)器人視覺中圖象分析方面的一些經(jīng)典算法，如邊緣檢測(cè)，直線擬合，目標(biāo)跟蹤等。結(jié)合XKR-1型移動(dòng)機(jī)器人及其視覺任務(wù)的特點(diǎn)，采用了一種用特征點(diǎn)描述目標(biāo)的方法，充分運(yùn)用先驗(yàn)知識(shí)，用重心法高效、便捷地實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖象中直線的提取。 分析了移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模