【摘要】：如今移動(dòng)機(jī)器人正在慢慢地走入我們的生活，，讓我們的生活變得更加便捷，工作變得更加舒適，引領(lǐng)著智能化時(shí)代的發(fā)展。然而在移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)中，激光雷達(dá)可以說(shuō)是移動(dòng)機(jī)器人的核心部件，其主要用于定位與導(dǎo)航。但是激光雷達(dá)成本是很昂貴的，這也是制約移動(dòng)機(jī)器人被廣泛快速應(yīng)用的一個(gè)原因。本課題主要是設(shè)計(jì)一種低成本的容易實(shí)現(xiàn)的激光雷達(dá)，主要是應(yīng)用于SLAM導(dǎo)航和三維成像領(lǐng)域。 本課題激光雷達(dá)的基本原理是激光三角測(cè)量法結(jié)合視覺(jué)測(cè)量技術(shù)來(lái)掃描成像。其具體過(guò)程是通過(guò)激光器產(chǎn)生激光光束，光束照射在被測(cè)物體表面形成散射，其散射光通過(guò)攝像頭進(jìn)入CCD成像平面上。然后通過(guò)對(duì)CCD獲取的激光光斑的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以計(jì)算出激光光斑中心的像素坐標(biāo)。接著利用三角測(cè)量法，建立激光光路的幾何模型，通過(guò)幾何關(guān)系，可以根據(jù)激光光斑中心像素坐標(biāo)計(jì)算出激光光斑的實(shí)際空間坐標(biāo)。激光雷達(dá)通過(guò)上述方法每測(cè)量一次像素坐標(biāo)數(shù)據(jù)，單片機(jī)就控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一度，同時(shí)將當(dāng)前的舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角和測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳入上位機(jī)。根據(jù)像素坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角計(jì)算出相對(duì)于舵機(jī)旋轉(zhuǎn)中心的空間坐標(biāo)，利用上位機(jī)軟件繪制成像。 激光雷達(dá)是移動(dòng)機(jī)器人定位與導(dǎo)航的核心傳感器，本課題主要實(shí)現(xiàn)了一種低成本激光雷達(dá)，但是在穩(wěn)定性方面還有所欠佳。最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并提出了對(duì)本課題激光雷達(dá)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和攝像頭的改進(jìn)，來(lái)彌補(bǔ)穩(wěn)定性的不足。
[Abstract]:Now mobile robots are slowly walking into our life, making our life more convenient, working more comfortable, leading the development of intelligent age. However, in mobile robot technology, lidar is the core component of mobile robot, which is mainly used for location and navigation. However, the cost of lidar is very expensive, which is one of the reasons restricting the rapid application of mobile robots. In this paper, a low cost and easy to implement lidar is designed, which is mainly used in SLAM navigation and 3D imaging. The basic principle of lidar is laser triangulation combined with vision measurement to scan imaging. The laser beam is generated by the laser, and the light beam shines on the surface of the measured object to form a scattering, and the scattering light enters the CCD imaging plane through the camera. Then the pixel coordinates of laser spot center can be calculated by processing the image data of laser spot acquired by CCD. Then the geometric model of laser beam path is established by using triangle measurement method. According to the geometric relation, the actual space coordinates of laser spot can be calculated according to the pixel coordinates of the center of laser spot. By the method mentioned above, the single chip microcomputer controls the rotation degree of the steering gear and transmits the current rotation angle and measurement data of the steering gear to the upper computer through the serial port of each pixel coordinate data measured by the method mentioned above. According to the pixel coordinate and rotation angle, the space coordinate relative to the rotation center of the steering gear is calculated, and the image is drawn by the upper computer software. Lidar is the core sensor of mobile robot positioning and navigation. This paper mainly implements a low cost lidar, but its stability is still poor. Finally, the paper summarizes the whole paper, and puts forward the improvement of the mechanical structure and camera of lidar in order to make up for the shortage of stability.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TN958.98

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本文編號(hào)：2407028