文档介绍：西南科技大学
硕士学位论文
移动机器人视觉导航系统的设计与实现
姓名:吴健
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:张华
20070410
摘要视觉导航作为移动机器人中的一项关键技术,受到了国内外科研工作者的广泛关注。本文在科研项目“移动智能体的运动测控方法研究”的资助下,以实验室自制的甀型移动机器人为实验平台,围绕移动机器人视觉导航系统的相关理论基础和技术实现展开了一系列研究。综合论述了移动机器人、机器视觉以及视觉导航相关领域的背景、意义、发展和现状,指出其关键技术,发展趋势和研究方向。系统地介绍了实验室自制的型四履带移动机器人的体系结构。根据机器人的总体任务要求,分别给出了机构本体、控制平台硬件、软件体系的设计方案。采用分布式嵌入式系统配合阆裢反罱嘶魅耸泳醯己系统的硬件开发平台。出于对系统开放性和稳定性的考虑,采用了适合嵌入式平台的僮飨低匙魑H砑7⑵教āI杓屏嘶谛形5幕魅丝刂体系,保证机器人工作时的高效性与鲁棒性。研究了机器人视觉中图象处理领域一些基本方法的原理和实现手段。首先建立了简化的线性摄象机模型,推导了图象坐标系统和世界坐标系统之闻的映射关系。然后提取丈ǹ占渲衁分量灰度图象,用迭代算法找到最佳分割阀值,实现图象的二值化处理。最后运用中值滤波和数学形态学的方法对图象进行平滑,去噪。研究了机器人视觉中图象分析方面的一些经典算法,如边缘检测,直线拟合,目标跟踪等。结合型移动机器人及其视觉任务的特点,采用了一种用特征点描述目标的方法,充分运用先验知识,用重心法商效、便捷地实现了对图象中直线的提取。分析了移动机器人的运动学模型,给出了基于视觉和模糊控制的直线跟踪方法及其简化算法。研究了移动机器入视觉导航的实现方法,着重讨论了定位、规划、避障这几个问题。通过实验,分析了影响系统性能的内外因素,提出了下一步研究目标。关键词:移动机器人模糊控制机器视觉视觉导航基于行为西南科技大学硕士研究生学位论文第
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壤铂亳紧导师签名:兰方锋日期:,矿关于论文使用和授权的说明独创性声明日期:≯一≯坛本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过豹研究成果,也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文的复印件,允许该论文被查阅和借阅;学校可以公布该论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑签名:
绪论移动机器人及其关键技术简介智能机器人技术的发展西南科技大学硕士研究生学位论文机器人技术是集运动学与动力学理论、机械设计与制造技术、计算机硬件与软件技术、控制理论、电动伺服控制技术、传感器技术、多传感器信息融合技术、人工智能等科学及技术领域的综合应用“,。中国工程院前院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。机器人技术的研究与开发标志着一个,而机器人在各种工业领域的普及应用,则显示了这个国家的经济和科技发展的综合实力。从它诞生的那一天起,就吸引了众多的科研工作者投入这个领域,开展了大量的研究,不断地推动机器人技术向前发展。下面简要介绍移动机器人的发展现状及其关键技术。机器人从诞生至今,从低级到高级的发展大体经历了三个阶段。从最简单的第一代“示教再现”机器人到第二代具有简单传感器的机器人,发展到具有一定智能的第三代机器人。第三代机器人是能感知外界环境与对象,并具有对复杂信息进行准确处理,对自己行为做出自主决策能力的智能机器人。一般来说,智能机器人应具备感知嘉土榍啥三个相互作用的基本功能K苁侗鹁拔铮写ゾ酢⑹泳酢⒘酢听觉、味觉等多种感觉,能实现搜索、追踪、辨色、识图等多种仿生动作,具有专家知识、语音功能和自学习能力等人工智能。自主移动机器人是机器人学中的一个重要分支,是一类能够通过传感器感知环境和自身状态,对目标和障碍物进行识别和测量,学习和理解外界环境,实现在无人干预的情况下,动态决策与规划、行为控制与执行等多项功能于一体的高智能化机器系统。移动机器人与机器人学、通讯技术、计算机视觉、多传感器信息融合、智能控制以及多智能体.、机械学等学科密切相关,体现了信息科学和人工智能技术的最新成果,成为现代机器入学中一个相当活跃的研究领域,并