機(jī)器人已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于人類的生產(chǎn)生活中,具有越障能力的移動(dòng)機(jī)器人因其較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性多用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、科學(xué)探索和軍事作戰(zhàn)等場景。本課題以應(yīng)用于的野外作戰(zhàn)環(huán)境的輪腿式移動(dòng)機(jī)器人為研究對象,開展自主越障功能的研究。本課題中的機(jī)器人依靠其懸掛和軸距可調(diào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),通過改變自身形態(tài)以達(dá)到越障目的,越障主要面向正障礙、負(fù)障礙和壕溝障礙三類場景,越障的自主性基于對障礙物的識別實(shí)現(xiàn),障礙物識別采用基于地圖的方法。首先,采用分段式的方法規(guī)劃了機(jī)器人對上述三類障礙的越障動(dòng)作,建立質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)模型得到機(jī)器人的質(zhì)心坐標(biāo)公式,基于質(zhì)心投影法建立穩(wěn)定裕度模型得到其穩(wěn)定裕度角公式,通過選取越障中的關(guān)鍵姿態(tài),對機(jī)器人的越障能力和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,確定了機(jī)器人的越障能力和越障控制變量的取值方案。其次,根據(jù)實(shí)時(shí)構(gòu)建的高程圖實(shí)現(xiàn)了對上述三類障礙的識別�；谕ㄓ镁W(wǎng)格地圖庫Grid Map Library,開發(fā)了一種能夠“跟隨”機(jī)器人移動(dòng)并顯示的高程圖算法;采用基于平面擬合的地面分割算法,實(shí)現(xiàn)了地面與障礙物的分割;對于正障礙識別,提出了基于最小矩形包圍盒的識別算法,算法將計(jì)算與障礙物形態(tài)最接近的包圍盒;對于負(fù)障礙和壕溝障礙的... 

【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)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

通過視差圖進(jìn)行障礙物檢測激光雷達(dá)與相機(jī)相比，不易受到光照等環(huán)境因素影響，并且能夠獲得更加精確

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-5-Labayrade等人[20]在2002年提出了“V-視差”的概念，在“V-視差”空間中，理想的道路平面和垂直障礙物分別表現(xiàn)為一條傾斜直線和垂直線，Hu等人[21]在Labayrade的工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了“U-V視差”的概念，用于在更普遍的道路行駛環(huán)境中對路面結(jié)構(gòu)和障礙物的識別。電子科技大學(xué)的Zhang等人提出了一種基于視差圖分割的障礙物識別方法[22]。首先利用ZED相機(jī)獲得視差圖，通過直方圖分析的方法對視差圖進(jìn)行二值化處理，此時(shí)二值圖像中存在許多噪聲對象，然后基于列統(tǒng)計(jì)對二值圖像進(jìn)行濾波，利用濾波后的圖像就可以分割出障礙物區(qū)域，最后計(jì)算出障礙物在視差圖中的大小和位置，識別流程如圖2-2所示。近年來發(fā)展迅速的深度學(xué)習(xí)技術(shù)在物體識別領(lǐng)域也發(fā)揮了巨大作用，但是多用于物體分類和區(qū)域劃分[23]，對障礙物空間信息的識別能力有所欠缺。圖2-2通過視差圖進(jìn)行障礙物檢測激光雷達(dá)與相機(jī)相比，不易受到光照等環(huán)境因素影響，并且能夠獲得更加精確的空間信息，其相關(guān)技術(shù)近年來發(fā)展迅速，成為障礙物識別的重要手段。廈門大學(xué)的Pang等人采用“向下看”的二維激光雷達(dá)來檢測路面和障礙物[24]，如圖2-3所示。該方法首先從原始傳感器數(shù)據(jù)中提取線段，然后通過線段的平均高度以及前后線段位置關(guān)系實(shí)時(shí)估計(jì)道路的高度和向量，最后根據(jù)當(dāng)前掃面線與先前估計(jì)的地面高度和向量的偏差，將線段劃分為道路地面或障礙物。a)“向下看”安裝的激光雷達(dá)b)障礙物檢測結(jié)果圖2-3基于二維激光雷達(dá)的障礙物識別2016年中國智能汽車未來挑戰(zhàn)賽冠軍JJUV-5的環(huán)境感知系統(tǒng)采用了一種基于柵格化三維點(diǎn)云的方法[25]。該方法首先對原始點(diǎn)云進(jìn)行道路分割，對分割后的

基于柵格化三

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于多傳感器信息融合的輸電線路巡檢機(jī)器人自主越障方法研究[J]. 王吉岱,徐東曉,孫愛芹,張慶偉,侯建國,劉毅,張斌.  機(jī)床與液壓. 2020(09)
[2]一種仿生八足機(jī)器人的設(shè)計(jì)與越障仿真[J]. 何悅,周鵬,楊曉帥,解鑫.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2018(09)
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[4]變形機(jī)器人傾翻穩(wěn)定性仿真分析[J]. 劉金國,王越超,李斌,馬書根.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2006(02)
[5]履帶腿式非結(jié)構(gòu)環(huán)境移動(dòng)機(jī)器人特性分析[J]. 信建國,李小凡,王忠,姚辰,原培章.  機(jī)器人. 2004(01)

碩士論文
[1]移動(dòng)機(jī)器人典型環(huán)境識別與運(yùn)動(dòng)控制方法及應(yīng)用研究[D]. 劉宸.沈陽理工大學(xué) 2018
[2]基于車載多激光雷達(dá)的地圖構(gòu)建與障礙物檢測[D]. 林輝.浙江大學(xué) 2017
[3]關(guān)節(jié)式履帶移動(dòng)機(jī)器人自主越障行為控制[D]. 郝陽.北京理工大學(xué) 2015
[4]輪腿復(fù)合式機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及越障分析[D]. 孫鵬飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]輪腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人越障分析與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 房玉吉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3383703