發(fā)布時間：2020-12-27 12:16

　　在全球范圍內(nèi),自然災(zāi)害和危險事故經(jīng)常發(fā)生,我們需要使用移動機器人來代替人類進入這些難以到達的危險環(huán)境。自主越障能力是機器人完成危險環(huán)境探查等任務(wù)時所需要具有的基本智能行為,而室內(nèi)外移動機器人的自主能力離不開障礙感知和環(huán)境特征識別,視覺正是目前進行環(huán)境特征識別的重要方法。本文針對室內(nèi)環(huán)境中最常見、最復(fù)雜的樓梯障礙模型,開展了基于視覺的環(huán)境特征識別、幾何參數(shù)獲取和擺臂式機器人自主越障研究。本文基于雙目視覺原理,研究了三維點云的處理方法。利用結(jié)構(gòu)化障礙的三維點云數(shù)據(jù),設(shè)計了處理算法,通過基于柵格思想的投影空間劃分方法實現(xiàn)對點云的預(yù)處理,通過對三維點云數(shù)據(jù)進行法向量計算獲取了平面特征,根據(jù)法向量對平面區(qū)域進行分割,通過圖像處理方法提取樓梯的直線特征,從而獲得樓梯障礙的幾何參數(shù),實現(xiàn)了基于視覺的環(huán)境特征識別。本文對擺臂式機器人進行了運動學(xué)建模,分析了機器人的越障能力,包括爬越單個臺階的最大高度和爬越樓梯的能力,在此基礎(chǔ)上,針對不同高度的單個臺階以及樓梯,進行了機器人的越障動作規(guī)劃。在建立了機器人的質(zhì)心模型的基礎(chǔ)上,使用穩(wěn)定錐的方法分析了機器人的靜穩(wěn)定性,并通過MATLAB進行了仿真分析。本文完成... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究背景及意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 具有越障能力的移動機器人研究現(xiàn)狀
        1.3.2 障礙感知方法研究現(xiàn)狀
        1.3.3 機器人自主越障方法研究現(xiàn)狀
    1.4 主要內(nèi)容及論文架構(gòu)
    1.5 本章小結(jié)
第二章 基于視覺的環(huán)境特征識別
    2.1 引言
    2.2 基于雙目視覺的三維點云數(shù)據(jù)獲取
        2.2.1 三維點云
        2.2.2 雙目視覺原理
    2.3 三維點云數(shù)據(jù)處理
        2.3.1 常見的空間點云索引構(gòu)建方法
        2.3.2 基于柵格思想的空間劃分
    2.4 點云法向量計算與調(diào)整
    2.5 特征提取
        2.5.1 區(qū)域分割
        2.5.2 圖像二值化
        2.5.3 特征提取
    2.6 實驗結(jié)果
    2.7 本章小結(jié)
第三章 機器人自主越障規(guī)劃
    3.1 運動學(xué)建模
    3.2 越障能力分析
        3.2.1 最大臺階高度
        3.2.2 爬樓能力分析
    3.3 越障動作規(guī)劃
        3.3.1 爬越單個臺階動作規(guī)劃
        3.3.2 爬越樓梯動作規(guī)劃
    3.4 穩(wěn)定性分析
        3.4.1 穩(wěn)定椎方法
        3.4.2 MATLAB仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 平臺搭建及實驗
    4.1 硬件平臺
        4.1.1 整體方案設(shè)計
        4.1.2 雙目相機
        4.1.3 處理器
        4.1.4 硬件連接
    4.2 軟件設(shè)計
        4.2.1 軟件功能
        4.2.2 開發(fā)平臺
        4.2.3 軟件結(jié)構(gòu)
        4.2.5 通信協(xié)議
    4.3 自主越障實驗
        4.3.1 爬臺階實驗
        4.3.2 爬樓梯實驗
        4.3.3 實驗結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]廣義霍夫變換在多目標檢測領(lǐng)域的應(yīng)用及優(yōu)化[J]. 王彥,吳俊敏,鄭煥鑫.  計算機工程與應(yīng)用. 2016(17)
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[9]突發(fā)性大氣污染事故及其應(yīng)急監(jiān)測[J]. 鄭淑英,李萍.  化學(xué)工程與裝備. 2010(10)
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博士論文
[1]面向六足步行機器人的行進區(qū)域障礙物視覺檢測及應(yīng)對規(guī)劃研究[D]. 趙利軍.浙江大學(xué) 2014

碩士論文
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[2]基于CUDA的大規(guī)模點云數(shù)據(jù)處理技術(shù)[D]. 鐘茜.浙江工業(yè)大學(xué) 2014
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[6]輪腿式移動機器人平臺運動學(xué)分析[D]. 谷德明.河北工業(yè)大學(xué) 2011
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[8]履帶式移動機器人運動控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 完誠.南京理工大學(xué) 2010
[9]基于動態(tài)輪廓模型的圖像分割算法研究[D]. 曹軍.太原理工大學(xué) 2010
[10]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動機器人環(huán)境識別[D]. 唐雪婷.廈門大學(xué) 2009



本文編號：2941717