仿人機(jī)器人基于視覺信息感知理解環(huán)境,并根據(jù)視覺反饋規(guī)劃自身運(yùn)動執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)是其智能化程度的重要體現(xiàn),也是其能夠走向人類生活服務(wù)于人類的前提條件。目前,針對仿人機(jī)器人的視覺定位和運(yùn)動規(guī)劃方面的研究主要集中在簡單靜態(tài)環(huán)境,這些方法難以應(yīng)用于人類生活的復(fù)雜動態(tài)環(huán)境中。本文針對動態(tài)環(huán)境下動態(tài)物體對視覺SLAM系統(tǒng)的視覺里程計估計結(jié)果產(chǎn)生的擾動問題和基于視覺定位的仿人機(jī)器人爬樓梯運(yùn)動規(guī)劃問題,重點研究動態(tài)環(huán)境下視覺里程計改進(jìn)方法、動態(tài)物體分割提取方法、基于單目視覺的定位方法以及仿人機(jī)器人爬樓梯的運(yùn)動規(guī)劃方法。本文首先綜述了仿人機(jī)器人、視覺SLAM和動態(tài)環(huán)境下的視覺SLAM國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,通過分析仿人機(jī)器人和動態(tài)環(huán)境下視覺SLAM系統(tǒng)研究需要解決的關(guān)鍵問題,提出本文的研究內(nèi)容和主要工作。其次,針對動態(tài)環(huán)境下視覺里程計受到動態(tài)物體擾動的問題,提出了基于光流法的改進(jìn)視覺里程計和動態(tài)物體聚類分割聯(lián)合估計方法,通過引入光流殘差提高了視覺SLAM系統(tǒng)對動態(tài)物體的感知能力。再次,基于實例分割算法改進(jìn)了視覺里程計估計方法,根據(jù)物體動態(tài)特性分類規(guī)則將環(huán)境中的動態(tài)物體與靜態(tài)環(huán)境分離。隨后,針對仿人機(jī)器人的爬樓梯任... 

【文章來源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1日本仿Fig.1-1Japaneseh

第1章緒論2人，對于仿人機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)，特別是視覺感知和運(yùn)動規(guī)劃方面的研究，是實現(xiàn)仿人機(jī)器人智能化的基礎(chǔ)，具有重要的理論意義和實際意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1仿人機(jī)器人研究現(xiàn)狀仿人機(jī)器人是自動化領(lǐng)域最復(fù)雜、最具挑戰(zhàn)的課題之一。作為一個集成多關(guān)節(jié)運(yùn)動協(xié)調(diào)控制、多傳感信息融合及人工智能等需要多學(xué)科配合的研究領(lǐng)域，它的研究受到世界各國的廣泛重視，日本、美國和韓國等國家的研究團(tuán)體都先后投入巨資開展相關(guān)研究,我國也非常重視仿人機(jī)器人的相關(guān)研究。日本對于仿人機(jī)器人的研究一直處于世界領(lǐng)先的狀態(tài)，最早可追溯到1973年早稻田大學(xué)由加藤一郎實驗室研制的WABOT-1型機(jī)器人，該型機(jī)器人可以完成物體識別、雙足行走、操作物體等任務(wù)，是世界上首款仿人機(jī)器人。隨后，WABOT-2型機(jī)器人于1980年研制，它可以讀取樂譜并在電子鋼琴演奏，其頭部與手部高度靈活可以執(zhí)行精確的動作[1]。(a)WABOT-1(b)WABOT-2(c)ASIMO日本本田公司于1986年起便已開展仿人機(jī)器人的相關(guān)研究，以其研制的ASIMO[2]機(jī)器人最為知名。ASIMO仿人機(jī)器人高1.20米，重量為43公斤，該設(shè)計使其能夠在人類居住空間中自由操作，便于接觸門把手、電燈開關(guān)等物體，其外形與運(yùn)動與人高度相似。此外，ASIMO機(jī)器人還可以完成上下樓梯，高速奔跑，揮手等運(yùn)動，在任何情況都能保持運(yùn)動的平穩(wěn)性和靈活性，能夠在轉(zhuǎn)彎過程中直接轉(zhuǎn)彎而無需先停止再轉(zhuǎn)彎。日本產(chǎn)業(yè)綜合技術(shù)研究所(AIST)于1998年開始研制了HRP系列仿人機(jī)器人，該系列仿人機(jī)器人的研制在仿人機(jī)器人的研究領(lǐng)域具有重要意義。2002年，HRP-2[3]經(jīng)過五年研制成功，它可以在不平坦和狹窄的道路行走，行走速度達(dá)到人類的三分之二。HRP-圖1-1日本仿人機(jī)器人Fig.1-1Japanesehumanoidrobot

第1章緒論33[4]于2007年誕生，它是HRP-2的延續(xù)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)組件可以防止灰塵或噴霧的滲透，并且它的手腕和手的結(jié)構(gòu)被重新設(shè)計，具有更強(qiáng)的操作物體的能力。2009年，女性仿人機(jī)器人HRP-4C[5]被研制成功，該機(jī)器人身高1.58米，體重43公斤，具有逼真的外形。HRP-4[6]于2010年被研制成功，該機(jī)器人全身共有34個自由度，身高1.51米，體重39公斤，可以完成物體搬運(yùn)等任務(wù)。受到2011年3月11日東日本大地震無法部署機(jī)器人用于緊急響應(yīng)的啟發(fā)，在HRP-2的基礎(chǔ)上針對災(zāi)難響應(yīng)的改進(jìn)版本HRP-2Kai[7]于2015年研制成功。2018年，仿人機(jī)器人HRP-5P[8]研制成功，該款型號是當(dāng)前的最新版本，具有更強(qiáng)的力量和特制的手臂，針對未來建筑工地、飛機(jī)設(shè)施和造船廠等任務(wù)場景而設(shè)計。(a)HRP-2(b)HRP-3(c)HRP-4C(d)HRP-4(e)HRP-2-Kai(f)HRP-5P(a)Petman(b)Atlas(c)DRC-Hubo+美國在仿人機(jī)器人領(lǐng)域的研究在近年來取得了極大的成果，以波士頓動力公司研制的仿人機(jī)器人最具代表性。該公司的仿人機(jī)器人Petman[9]于2009年研制成功，可以完圖1-2HRP仿人機(jī)器人Fig.1-2HRPhumanoidrobot圖1-3美國和韓國仿人機(jī)器人Fig.1-3AmericanandKoreanhumanoidrobots


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