本文關(guān)鍵詞：基于單目視覺的機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,越來越多的機(jī)器人走入人們的視野,進(jìn)入了人們的生活。但是,現(xiàn)有機(jī)器人通常存在傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善和軌跡規(guī)劃算法不合理等問題,導(dǎo)致機(jī)器人在一些工作未知的環(huán)境中發(fā)生不必要的碰撞,甚至發(fā)生事故。因此,本文設(shè)計(jì)一種基于單目視覺的機(jī)器人控制系統(tǒng),該系統(tǒng)使用機(jī)器人搭載的單目相機(jī)采集外界環(huán)境信息,將二維圖像信息轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系下的三維信息,以便機(jī)器人對所處的工作環(huán)境信息進(jìn)行建模,并指導(dǎo)機(jī)器人軌跡規(guī)劃。具體研究內(nèi)容及獲得的成果如下:首先,相機(jī)所采集的圖像要先進(jìn)行預(yù)處理。圖像預(yù)處理包括圖像的灰度化以及圖像的濾波去噪,使所采集到的圖像能夠滿足精確定位的要求。目標(biāo)定位的關(guān)鍵問題是相機(jī)的外矩陣計(jì)算。圖像外矩陣由圖像的本質(zhì)矩陣結(jié)合所測的相機(jī)內(nèi)參數(shù)計(jì)算出來。而后,利用Harris算法檢測匹配的特征點(diǎn)對根據(jù)所建立的圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的對應(yīng)關(guān)系即可計(jì)算出在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。其次,采用自由空間法根據(jù)獲得三維環(huán)境信息構(gòu)造世界模型,以獲得一個(gè)完整的環(huán)境地圖模型。使用A*(A Star)算法對地圖進(jìn)行路徑搜索。A*算法是一種高效的全局路徑搜索算法,可以在較短的時(shí)間內(nèi)對整個(gè)地圖完成路徑搜索獲取最短路徑。但是A*算法存在著一定的局限性,結(jié)合 PRM(Probabilistic Roadmap Algorithm)算法對A*算法進(jìn)行改進(jìn),可以獲得一種更高效的路徑搜索方法。最后,通過將目標(biāo)定位模塊與軌跡規(guī)劃模塊相結(jié)合,進(jìn)行了一項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。綜上,本文所研究的基于單目視覺機(jī)器人控制系統(tǒng)能夠在未知環(huán)境下獲取環(huán)境信息,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軌跡規(guī)劃,表明本文所提方法能夠滿足設(shè)計(jì)要求,具有一定的實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41;TP242

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本文編號(hào)：1307023