【摘要】：近些年來(lái)無(wú)人機(jī)自主定位和三維感知是機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)非常重要的研究熱點(diǎn)。無(wú)人機(jī)在無(wú)GPS環(huán)境下的自主定位和感知更成為其中的關(guān)鍵技術(shù)。目前無(wú)人機(jī)的定位大都是靠GPS來(lái)實(shí)現(xiàn),在GPS信號(hào)不好或無(wú)信號(hào)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。針對(duì)此問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)提出:在無(wú)人機(jī)上搭載相機(jī)和視覺慣性測(cè)量器件(IMU),利用視覺里程計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的視覺慣性定位。但是該方法中相機(jī)與無(wú)人機(jī)本體相固連,相機(jī)運(yùn)動(dòng)的自由度受到較大限制,無(wú)人機(jī)的視野只能隨著其本體的運(yùn)動(dòng)而改變。當(dāng)無(wú)人機(jī)執(zhí)行各種任務(wù)懸停時(shí),其視野保持固定而不能察覺到視野之外的環(huán)境,這極大限制了無(wú)人機(jī)對(duì)周圍環(huán)境的感知能力,使無(wú)人機(jī)難以應(yīng)對(duì)實(shí)際動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。針對(duì)上述問(wèn)題,本文模仿天鵝視覺定位感知結(jié)構(gòu),搭建了一套新型的無(wú)人機(jī)視覺慣性定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)模仿天鵝的視覺定位方式,將無(wú)人機(jī)下方安裝的三自由度機(jī)械臂作為“脖子”,將三自由度機(jī)械臂末端固定的相機(jī)和IMU作為無(wú)人機(jī)的“視覺慣性感知系統(tǒng)”。本文首先對(duì)不同視覺慣性傳感器的時(shí)間戳進(jìn)行分析,選擇了時(shí)間戳同步性能較好的單目廣角魚眼相機(jī)和IMU組成視覺慣性傳感器,利用該視覺慣性傳感器實(shí)現(xiàn)了視覺慣性里程計(jì)。其次本文設(shè)計(jì)并搭建了具有高精度位置反饋功能的三自由度機(jī)械臂,利用機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)將里程計(jì)定位信息傳遞至無(wú)人機(jī)本體,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)視覺慣性定位。最后本文通過(guò)控制機(jī)械臂自由運(yùn)動(dòng)來(lái)改變相機(jī)視野,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的多自由度靈活定位。為了驗(yàn)證本文方案的可行性,本文搭建了飛行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了飛行實(shí)驗(yàn)。將視覺慣性里程計(jì)與運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,說(shuō)明了本文中采用的視覺慣性定位算法達(dá)到了毫米級(jí)的定位精度,可以滿足無(wú)人機(jī)的位置反饋要求。將無(wú)人機(jī)的定位信息與運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)進(jìn)行比較,說(shuō)明了本文搭建的仿天鵝視覺慣性定位系統(tǒng)具有很高的定位精度。本文所研究的仿天鵝的無(wú)人機(jī)視覺慣性定位與控制方法大大提高了無(wú)人機(jī)視覺定位的靈活性,增強(qiáng)了無(wú)人機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的感知能力,具有非常重要的研究意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V249.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃金滔;;多功能自行車?yán)锍逃?jì)[J];電子技術(shù);1987年02期

2 張友;;汽車電子里程表[J];汽車技術(shù);1989年11期

3 李尚培;;給自行車做一個(gè)“里程計(jì)”[J];農(nóng)村青少年科學(xué)探究;2012年04期

4 彭天博;王恒升;曾斌;;增強(qiáng)室內(nèi)視覺里程計(jì)實(shí)用性的方法[J];模式識(shí)別與人工智能;2017年03期

5 李紅;郭大群;;RFID技術(shù)在里程計(jì)時(shí)型比賽上的應(yīng)用[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2014年08期

6 肖p，

本文編號(hào)：2652247