移動(dòng)機(jī)器人綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動(dòng)控制理論、機(jī)器人學(xué)等諸多專業(yè)內(nèi)容,傳感器與執(zhí)行器種類多而雜,其信息處理算法的優(yōu)劣將直接影響系統(tǒng)整體性能表現(xiàn)。多機(jī)器人對抗場景下需要提取多個(gè)目標(biāo)的信息,更高的精確和穩(wěn)定性要求給信息處理算法提出了挑戰(zhàn),是目前機(jī)器人研究領(lǐng)域中關(guān)注的熱點(diǎn)之一。本文主要研究對抗場景下移動(dòng)機(jī)器人的信息處理與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要研究內(nèi)容如下:首先,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)綜合框架,建立了麥克納姆輪運(yùn)動(dòng)模型、IMU測量模型、相機(jī)成像模型和激光雷達(dá)模型,給出了機(jī)器人位姿估計(jì)與目標(biāo)軌跡跟蹤預(yù)報(bào)問題描述。其次,針對IMU數(shù)據(jù)處理問題,給出了誤差標(biāo)定和姿態(tài)更新算法;針對編碼器角速度估計(jì)問題,提出了"T"法速度計(jì)算、非線性補(bǔ)償和濾波算法;提出了基于Kalman濾波的IMU和里程計(jì)融合估計(jì)估計(jì)算法,利用濾波殘差信息給出了車輪打滑檢測和最大扭矩識(shí)別算法。然后,針對多相機(jī)配置給出了一種圖像拼接算法;針對多目標(biāo)跟蹤問題,給出了基于概率多假設(shè)法的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法;考慮目標(biāo)丟失或者增加問題,給出了一種基于Bayes軌跡確定算法的起始與停止跟蹤算法;針對目標(biāo)命中點(diǎn)預(yù)測問題,設(shè)計(jì)了基于卡爾曼濾波器的軌跡平滑與預(yù)報(bào)算法;考慮多源異構(gòu)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

麥克納姆輪移動(dòng)平臺(tái)近年來，傳感器技術(shù)也在高速發(fā)展

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-13-算法受到自身運(yùn)動(dòng)影響，還需要引入自身狀態(tài)的估計(jì)信息進(jìn)行補(bǔ)償。3)云臺(tái)與底盤控制算法：發(fā)送指令控制云臺(tái)和底盤按照期望的軌跡運(yùn)動(dòng)。云臺(tái)控制角度指令使用預(yù)測命中點(diǎn)算法生成；底盤控制指令使用軌跡優(yōu)化算法生成，并進(jìn)行最大扭矩限幅防止打滑。2.4模型建立合適的模型可以有效提高數(shù)據(jù)處理效果和控制精度。本節(jié)將建立機(jī)器人和相關(guān)傳感器的數(shù)學(xué)模型，是后續(xù)數(shù)據(jù)處理、濾波和控制的基矗2.4.1麥克納姆輪運(yùn)動(dòng)模型麥克納姆輪如圖2-2所示，主要結(jié)構(gòu)包含輥?zhàn)?roller,黑色部分)和輪轂(藍(lán)色部分)。多個(gè)輥?zhàn)右韵嗟乳g距安裝在輪轂外圈。每個(gè)輥?zhàn)拥耐饫�都與麥克納姆輪的理論圓周相切，輥?zhàn)痈髯匝刈陨磔S線轉(zhuǎn)動(dòng)，軸線與麥克納姆輪輪廓線通常成45°夾角。圖2-2麥克納姆輪麥克納姆輪機(jī)器人底盤的運(yùn)動(dòng)模型如圖2-3所示：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-39-而分辨率在圖像的外圍區(qū)域顯著降低。使用魚眼相機(jī)的主要優(yōu)勢在于，大其能提供的場景視野（FOV）遠(yuǎn)大于普通相機(jī)。圖4-1相機(jī)鏡頭畸變效果設(shè)輸入圖像為A，其圖幅為Umax*Vmax（寬*高，例如1920*1080），坐標(biāo)系為UV坐標(biāo)系，以圖像左上角為原點(diǎn)（同OpenCV），如圖4-2所示。圖4-2輸入圖像設(shè)輸出圖像為B，其圖幅為Xmax*Ymax（寬*高，例如640*480），坐標(biāo)系為XY坐標(biāo)系，以圖像左上角為原點(diǎn)（同OpenCV），如圖4-3所示。圖4-3輸出圖像1)光心誤差模型UVOUmaxVmaxAXYOXmaxYmaxB

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全景圖中投影模型與算法[J]. 田軍,孟祥娟,王萍.  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2013(05)
[2]微機(jī)械陀螺溫度系數(shù)的快速標(biāo)定方法[J]. 羅兵,吳美平,尹文,曹聚亮.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2010(10)
[3]Mecanum四輪全方位系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能分析及結(jié)構(gòu)形式優(yōu)選[J]. 王一治,常德功.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2009(05)
[4]MEMS微慣性測量組合標(biāo)定技術(shù)研究[J]. 李杰,洪惠惠,張文棟.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2008(07)
[5]一種基于MEMS的微慣性測量單元標(biāo)定補(bǔ)償方法[J]. 孫宏偉,房建成,盛蔚.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(04)
[6]GPS/IMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)中桿臂效應(yīng)分析（英文）[J]. 何秀鳳,劉建業(yè).  Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau. 2002(01)
[7]模糊自適應(yīng)卡爾曼濾波技術(shù)研究[J]. 柏青,劉建業(yè),袁信.  航天控制. 2002(01)
[8]微型慣性測量組合標(biāo)定技術(shù)[J]. 任大海,顧啟泰,毛剛,尤政,劉學(xué)斌.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2001(08)
[9]H∞濾波算法及其在GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 岳曉奎,袁建平.  航空學(xué)報(bào). 2001(04)
[10]攝像機(jī)圖像序列的全景圖拼接[J]. 漆馳,劉強(qiáng),孫家廣.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2001(07)

博士論文
[1]航天器相對導(dǎo)航中的非線性濾波問題研究[D]. 魏喜慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]MEMS-IMU誤差分析補(bǔ)償與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 代剛.清華大學(xué) 2011

碩士論文
[1]MIMU微慣性測量單元誤差建模與補(bǔ)償技術(shù)[D]. 尹文.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



本文編號：2971445