本文關(guān)鍵詞：基于雙目視覺的輪式機器人動態(tài)避障研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技的進步,輪式移動機器人在工業(yè)、軍事、民用等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此輪式移動機器人的避障成為研究熱點。本文基于一個典型的兩輪驅(qū)動的輪式移動機器人,通過雙目立體視覺技術(shù)設(shè)計了一套可進行動態(tài)避障的輪式機器人系統(tǒng)。第一章,介紹了國內(nèi)外范圍內(nèi)的移動機器人發(fā)展和應(yīng)用情況,介紹了具有代表性的移動機器人產(chǎn)品,并對雙目立體視覺技術(shù)和移動機器人人避障技術(shù)的基本概念和研究現(xiàn)狀做了重點闡述。調(diào)研了移動機器人避障的現(xiàn)有算法,并做分析。最后闡述了本課題的研究意義和研究內(nèi)容。第二章,首先介紹了雙目立體視覺系統(tǒng)的成像原理,闡明了相機的線性透視投影模型和存在的非線性畸變。使用棋盤法對相機的進行標(biāo)定實驗。在得到相機的內(nèi)、外參數(shù)后,對所得的左右相機標(biāo)定結(jié)果做了非線性優(yōu)化,得到了較為準(zhǔn)確的雙目相機成像模型。第三章,首先介紹了立體匹配的原理和基本方法。然后介紹了極線校正和約束匹配的概念。在OpenCV平臺下對圖像進行極線校正。最后對雙目圖像進行了立體匹配。第四章,針對對三維環(huán)境進行全局三維重建的計算量過大的問題,研究了障礙物特征點的識別和跟蹤問題,并做了實驗驗證。然后介紹了三維重建的基本概念。使用最小二乘法進行了較為準(zhǔn)確的三維重建實驗,對雙目視覺系統(tǒng)做了障礙物測距和測速的研究。第五章,介紹了傳統(tǒng)的人工勢場法的基本原理和存在的固有缺陷。針對動態(tài)環(huán)境的避障,將速度引入人工勢場的構(gòu)建中,并改進了目標(biāo)點不可到達和局部極小陷阱的問題。在Matlab平臺下對改進的人工勢場法進行了仿真實驗。第六章,介紹了用于本課題驗證的輪式移動機器人平臺及其硬件結(jié)構(gòu)和軟件架構(gòu),并針對該機器人平臺的差動驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)進行運動學(xué)分析。為機器人避障構(gòu)建局部避障地圖。在該平臺上構(gòu)建障礙物環(huán)境,并進行了動態(tài)避障的實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：輪式移動機器人 雙目立體視覺 相機標(biāo)定 立體匹配 人工勢場法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 雙目立體視覺13-14
• 1.2.2 輪式移動機器人的動態(tài)避障14-16
• 1.3 課題研究意義和研究內(nèi)容16-18
• 1.3.1 課題研究意義16-17
• 1.3.2 本文研究內(nèi)容17-18
• 2 雙目立體攝像機的標(biāo)定18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 雙目立體視覺原理18-20
• 2.2.1 雙目立體視覺系統(tǒng)理想模型18-19
• 2.2.2 一般雙目立體視覺系統(tǒng)模型19-20
• 2.3 相機模型20-25
• 2.3.1 相機線性透視投影模型20-23
• 2.3.2 相機非線性畸變23-24
• 2.3.3 消除非線性畸變24-25
• 2.4 攝像機標(biāo)定25-30
• 2.4.1 張氏標(biāo)定法25
• 2.4.2 張氏標(biāo)定法原理25-27
• 2.4.3 標(biāo)定實驗及結(jié)果27-29
• 2.4.4 非線性優(yōu)化29-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 3 立體匹配31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 立體匹配原理31-34
• 3.2.1 基本思想31-32
• 3.2.2 幾何極線原理32-33
• 3.2.3 極線校正33-34
• 3.2.4 匹配約束34
• 3.3 使用SIFT算法進行立體匹配34-39
• 3.4 立體匹配實驗及結(jié)果39-41
• 3.4.1 基于OpenCV的Bouguet算法的極線校正39-40
• 3.4.2 應(yīng)用SIFT算法的立體匹配實驗40-41
• 3.5 總結(jié)41-42
• 4 障礙物三維重建研究42-53
• 4.1 特征識別與跟蹤42-48
• 4.1.1 特征點檢測與提取42-45
• 4.1.2 特征點跟蹤45-47
• 4.1.3 實驗驗證47-48
• 4.2 距離測量48-50
• 4.2.1 三維重建原理48-49
• 4.2.2 測距實驗及結(jié)果49-50
• 4.3 速度測量50-51
• 4.3.1 實驗分析51
• 4.4 虛擬地圖建立51-52
• 4.5 小結(jié)52-53
• 5 改進人工勢場法的動態(tài)避障53-67
• 5.1 傳統(tǒng)人工勢場法53-57
• 5.1.1 引力場54
• 5.1.2 斥力場54-55
• 5.1.3 總勢場55
• 5.1.4 傳統(tǒng)人工勢場法存在的問題55-57
• 5.2 改進的人工勢場法57-64
• 5.2.1 改進的引力勢場函數(shù)58-59
• 5.2.2 改進的斥力勢場函數(shù)59-61
• 5.2.3 改進目標(biāo)物不可到達問題61-62
• 5.2.4 改進局部極小陷阱62-64
• 5.3 仿真實驗64-66
• 5.4 小結(jié)66-67
• 6 移動機器人平臺搭建與實驗67-73
• 6.1 實驗平臺系統(tǒng)67-71
• 6.1.1 硬件架構(gòu)67-69
• 6.1.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計69-70
• 6.1.3 輪式移動機器人運動學(xué)分析70-71
• 6.2 實驗與分析71-73
• 7 總結(jié)及展望73-75
• 7.1 全文總結(jié)73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻75-78

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1 耶曉東;;簡易避障機器人的設(shè)計[J];儀器儀表用戶;2009年01期

2 ;盲人安全避障儀[J];技術(shù)與市場;2009年06期

3 曹瑞青;張莉;;;圖書自動小車避障功能的設(shè)計[J];裝備制造技術(shù);2009年07期

4 黃淞;蔣雪峰;張貴冰;楊文杰;;智能語音識別避障機器人的研究與設(shè)計[J];科技風(fēng);2009年11期

5 程虹霞;駱云志;朱松柏;張春華;;多傳感器信息融合技術(shù)在無人平臺避障中的應(yīng)用[J];兵工自動化;2010年06期

6 pvcbot;;避障小車[J];電子制作;2011年07期

7 梁山;劉娟;鮮曉東;;一種考慮機器人尺寸約束的動態(tài)窗避障方法[J];控制工程;2011年06期

8 劉天軍;毛建秋;支波浩;武謙;朱達杰;段俊杰;;基于“慧魚”創(chuàng)意組合模型的避障機器人的設(shè)計與制作[J];常州工學(xué)院學(xué)報;2012年02期

9 田國會;王家超;段朋;;病房巡視機器人復(fù)雜環(huán)境下的避障技術(shù)研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年S1期

10 馬宏偉;王川偉;;煤礦救援探測機器人轉(zhuǎn)向及避障機理研究[J];制造業(yè)自動化;2014年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 王世軍;韓立偉;楊宏斌;王力;;基于雷達的無人車路徑規(guī)劃與避障研究[A];2013第一屆中國指揮控制大會論文集[C];2013年

2 丁銳;喻俊志;楊清海;譚民;;基于紅外傳感器的兩棲機器人智能避障控制[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第七分冊）[南京理工大學(xué)學(xué)報（增刊）][C];2009年

3 徐紅麗;封錫盛;;基于事件反饋監(jiān)控的AUV模糊避障方法研究[A];2007'儀表，，自動化及先進集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

4 吳倚龍;韋洋;郝衛(wèi)東;;移動機器人導(dǎo)航和避障系統(tǒng)硬件的設(shè)計[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

5 王軍;鐘志軍;黃心漢;;兩輪小車避障控制的仿真研究[A];1996中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1996年

6 呂春峰;朱建平;;Dijkstra算法在移動機器人路徑規(guī)劃和避障中的應(yīng)用[A];全國煉鋼連鑄過程自動化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

7 張淼;汪懋華;林建涵;姚嵐;;移動機器人超聲波測距與避障系統(tǒng)的試驗研究[A];農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——2005年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集第一分冊[C];2005年

8 劉征宇;夏海;畢翔;張利;;嵌入式技術(shù)在多功能小車設(shè)計中的應(yīng)用[A];計算機技術(shù)與應(yīng)用進展——全國第17屆計算機科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2006年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 胡加齊;墨西哥發(fā)明盲人電子避障裝置[N];新華每日電訊;2000年

2 本報記者 柳艷芳;讓學(xué)生感受創(chuàng)造的魅力[N];天津教育報;2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 姚玉峰;8自由度輪式移動操作機避障能力及其運動規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 姚立健;茄子收獲機器人視覺系統(tǒng)和機械臂避障規(guī)劃研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

3 戴光明;避障路徑規(guī)劃的算法研究[D];華中科技大學(xué);2004年

4 范紅;智能機器人路徑規(guī)劃及避障的研究[D];浙江大學(xué);2003年

5 李壽濤;基于行為的智能體避障控制以及動態(tài)協(xié)作方法研究[D];吉林大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷遠春;未知環(huán)境下多智能體協(xié)作避障方法的研究[D];寧夏大學(xué);2015年

2 劉宗來;離子型稀土礦掘進選礦一體機掘進路徑設(shè)計及避障研究[D];江西理工大學(xué);2015年

3 張煜;基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無人車避障導(dǎo)航研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

4 殷林飛;多飛行器編隊三維避障算法研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

5 陸薇;基于超聲波傳感器的模糊避障算法仿真[D];河北科技大學(xué);2014年

6 張橋;多傳感器信息融合技術(shù)在智能車輛避障中的應(yīng)用[D];重慶交通大學(xué);2015年

7 周鈺雨;未知環(huán)境條件下機器人的避障研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

8 楊維;基于單目視覺的旋翼無人機自主避障研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

9 呂丹丹;適用于小型智能車的行駛路況評價及自主避障控制研究[D];北京交通大學(xué);2016年

10 韓信;基于雙目視覺的輪式機器人動態(tài)避障研究[D];浙江大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：基于雙目視覺的輪式機器人動態(tài)避障研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：297141