隨著科技的進步,服務型機器人作為機器人技術(shù)集成的代表,其發(fā)展正在走向智能化和自主化。跟隨型機器人作為服務型機器人的一種,能夠在與目標沒有物理接觸的情況下自主完成連續(xù)的跟隨動作,并與目標保持一定的距離,其在特殊人群（殘障、老年人）輔助、物流搬運、軍事運輸?shù)阮I域有著重要應用�；谝曈X的跟隨機器人可以適應復雜的工作環(huán)境,且識別準確度遠遠高于其他檢測方式,所以基于視覺引導的跟隨型機器人是今后的發(fā)展趨勢。但是,如何在硬件資源有限的情況下,同時達到視覺跟隨系統(tǒng)的準確性與實時性仍然是研究的難點。以上述現(xiàn)狀為契機,本文基于嵌入式硬件平臺,設計了一種基于單目視覺的自主跟隨機器人,本文針對機器人的載體結(jié)構(gòu)、目標識別算法和運動控制策略開展相關研究工作,具體研究內(nèi)容如下:首先,結(jié)合實際功能需求對跟隨機器人的機械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行設計,對相關硬件進行選型和配置,并搭建開發(fā)環(huán)境。其次,通過使用AprilTags標記識別方式,簡化目標特征以提高目標的識別率。并針對原目標識別算法在本嵌入式平臺上運行效率較低,以及目標在局部遮擋時,識別效果欠佳的情況,對原算法進行改進。通過選取最佳分辨率,并采用局部搜索方式減少系統(tǒng)... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 目標跟隨機器人發(fā)展概況
    1.3 目標跟蹤技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 機器人視覺跟隨系統(tǒng)的關鍵問題
    1.5 論文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排
        1.5.1 主要研究內(nèi)容
        1.5.2 本文章節(jié)安排
第二章 需求分析與方案設計
    2.1 需求分析
    2.2 方案設計
        2.2.1 滑臺機構(gòu)設計
        2.2.2 行進機構(gòu)設計
        2.2.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計
    2.3 遠程調(diào)試單元
    2.4 圖像采集處理單元
    2.5 電機及控制器
        2.5.1 滑臺控制單元
        2.5.2 行進控制單元
        2.5.3 電機控制器
    2.6 本章小結(jié)
第三章 目標檢測算法改進
    3.1 跟蹤目標的簡化
    3.2 AprilTags識別算法
    3.3 算法實時性優(yōu)化
        3.3.1 最佳分辨率調(diào)整
        3.3.2 劃分局部搜索區(qū)域
    3.4 融合Haar特征的AprilTags標簽檢測算法
        3.4.1 Haar-like特征
        3.4.2 Haar-like特征提取
        3.4.3 級聯(lián)分類器的訓練
        3.4.4 識別效果測試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 機器人跟隨控制策略
    4.1 視覺測距
    4.2 滑臺機構(gòu)控制策略
    4.3 行進運動控制策略
        4.3.1 直行控制
        4.3.2 轉(zhuǎn)向控制
        4.3.3 轉(zhuǎn)向補償控制
    4.4 整體控制流程圖
    4.5 本章小結(jié)
第五章 實驗測試與分析
    5.1 機器人實物介紹
    5.2 目標檢測效果測試與分析
    5.3 跟隨效果測試
    5.4 實驗結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
個人簡介
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種視覺引導的作業(yè)型飛行機器人設計[J]. 王營華,宋光明,劉盛松,連杰,孫慧玉,宋愛國.  機器人. 2019(03)
[2]基于Kinect移動機器人導航設計與實現(xiàn)[J]. 許志強,翟漪璇,韓金鑫,顏義鵬,成怡.  科技視界. 2018(16)
[3]從Big Dog到Spot Mini:波士頓動力四足機器人進化史[J]. 劉京運.  機器人產(chǎn)業(yè). 2018(02)
[4]一種雙�？刂频淖灾鞲S機器人系統(tǒng)設計[J]. 徐軍,楊雄,陳怡佳,馬靜.  自動化儀表. 2018(03)
[5]四旋翼無人機自主移動降落方法研究[J]. 賈配洋,彭曉東,周武根.  計算機科學. 2017(S2)
[6]基于Apriltags改進算法的無人機移動目標識別與跟蹤[J]. 賈配洋,彭曉東,沈菲菲,高辰,周武根.  電子設計工程. 2017(17)
[7]輪式移動機器人單目視覺的目標測距方法[J]. 肖大偉,翟軍勇.  計算機工程. 2017(04)
[8]MicroPython語言在物聯(lián)網(wǎng)中的運用[J]. 林賢煉,方遒.  閩江學院學報. 2017(02)
[9]地面可移動服務機器人發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 李瑞峰,李漢舟.  導航與控制. 2017(01)
[10]基于特定特征識別的運動視覺跟蹤系統(tǒng)設計[J]. 楊陽.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2017(02)

博士論文
[1]水下機器人前視聲吶多目標跟蹤技術(shù)研究[D]. 馬珊.哈爾濱工程大學 2016

碩士論文
[1]小型足球機器人軟件系統(tǒng)設計及軌跡學習[D]. 趙越.浙江大學 2015
[2]手持式機器人控制器的關鍵技術(shù)研究[D]. 胡飛.沈陽理工大學 2013



本文編號：3024393