文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
自主移动捡球机器人视觉导航系统的研究与设计
姓名:征玉龙
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:言勇华
20060201
上海交通大学硕士学位论文摘要
自主移动捡球机器人视觉导航系统的研究与设计

摘要
随着科学技术的进步,智能机器人系统开始应用在服务行业。服务型的自主式移
动机器人的研究和设计越来越受到企业界和商业界的重视。在移动机器人系统中,自
主导航技术是最重要的核心技术。而视觉是移动机器人最重要的感知手段之一。视觉
导航技术就是机器人利用自身视觉传感器来采集环境信息并根据路径规划算法自动
导航。
本文在总结国内外自主智能机器人的研究成果的基础上,结合课题本身的实际情
况,研究和设计了自主移动捡球机器人的视觉导航。
本文首先在研究捡球机器人视觉系统技术要求的基础上,介绍了捡球机器人的视
觉系统构成。研究了摄像机的标定问题,并详细的阐述了摄像机的原理及其标定方法。
然后介绍了捡球机器人的导航运动控制系统的硬件结构和控制系统的各个组成部分。
详细研究了捡球机器人的视觉定位问题和导航问题。介绍了和研究了数字图像的处理
方法,研究了颜色空间对图形分割效果的影响。分析了基于图像的分割和目标定位技
术,提出了一种基于反向投影的视觉识别定位方法,详细讲述了视觉定位的处理过程。
并结合遗传算法和滚动窗口法提出一种基于视觉目标检测捡球机器人的路径规划算
法。并对该算法进行了仿真与验证。设计开发了基于 OpenCV 软件包与 DirectShow
软件包的自主移动捡球机器人实时视频采集与处理系统。
文章的最后对本文的工作进行了总结,同时对智能移动机器人的视觉导航的发展
进行了展望。

关键词:视觉导航,图像处理,视觉定位,路经规划,移动机器人,自主导航

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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
RESEARCH & DESIGN ON VISION NAVIGATION FOR THE
AUTONOMOUS PICK-UP-BALL ROBOT
ABSTRACT
With the development of relevant technology, intelligent robot system begins to be
used in service field. The research and design of self-controlled mobile service robot
es more and more concerned by the corporation. In an mobile robot system,
autonomous navigation technology is one of the most important key technology. Vision
sensor is one more important sensor of mobile robot. Vision navigation is that robot
completes autonomous navigation depends on the information from its vision sensor.
This paper researches & designs the vision navigation of the pick-up-ball robot on the
basis of considering both the result of the national and international research and our
design scheme.
Firstly, based on the study of the robot vision technologies, this paper introduces the
content of the robot vision, the problem of camera calibration as well as the camera
working principle and its calibration. Then the paper introduces the hardware constitution
and position of the pick-up-ball robot’s motion control system. After deeply
studying the vi