【摘 要】
：
导航是机器人实现自主执行任务功能的关键技术,现有的机器人导航技术主要包括磁导航、惯性导航、路标导航和视觉导航等。光学引导的视觉跟踪技术是实现机器人便捷操控或一控多机自动导航控制的重要方法之一。本文以光学引导的视觉跟踪技术为研究对象,通过视觉与光学跟踪技术的融合,提出了以激光光斑作为引导的自动协同导航方法,并设计了基于光学引导的机器人自动导航视觉跟踪装置,该装置通过识别激光束的相对位置来传递多机间的
论文部分内容阅读
导航是机器人实现自主执行任务功能的关键技术,现有的机器人导航技术主要包括磁导航、惯性导航、路标导航和视觉导航等。光学引导的视觉跟踪技术是实现机器人便捷操控或一控多机自动导航控制的重要方法之一。本文以光学引导的视觉跟踪技术为研究对象,通过视觉与光学跟踪技术的融合,提出了以激光光斑作为引导的自动协同导航方法,并设计了基于光学引导的机器人自动导航视觉跟踪装置,该装置通过识别激光束的相对位置来传递多机间的相对位置信息,机器人自身通过光学视觉跟踪系统实现单机或多机自动协同导航。主要开展了以下几个方面的研究:（1）设计了基于光学引导的机器人视觉跟踪装置,包括激光发射与接收系统、光学引导的视觉跟踪模块、机器人自动导航控制执行机构等,并对各关键部件的结构与尺寸进行了针对性设计。（2）对视觉跟踪装置激光发射模块的不同波段及接收模块的不同材质进行了对比试验,优选了红光（650nm）和绿光（532nm）2个波段作为普适性较高的激光发射光源;基于颜色、透光性两项指标,在四种距离下测量了激光发射器在激光接收板的透过光强度,优选了单向透光膜作为透光率影响较小的接收材质。（3）在优选出的激光发射与接收模块基础上,根据装置总体设计要求,设计了视觉跟踪装置执行系统。搭建了基于Python3、Open CV3和Open MV3的开发环境,进行了相应的算法设计,实现了激光光斑的识别跟踪与质心坐标的计算输出,并以四轮小车底盘为机器人平台,实时解算光斑质心坐标数据,识别出机器人平台的当前相对位置信息,进而通过执行系统实时调整自身的姿态,实现单机或多机自动协同导航。（4）设计了滑轨测试平台,对前述装置进行测试。该测试平台包括机械和电控两部分,搭载激光发射器时能在0～2m/s范围内按指定速度平稳运行。测试结果表明,在0.1m/s、0.5m/s、0.9m/s、1.4m/s和1.9m/s几种不同速度的匀速光学引导下,该装置的跟踪动作基本上能达到预期要求,引导速度为0～1.5m/s时,跟踪过程较稳定,但跟踪即时性一般;引导速度超过1.5m/s时,跟踪即时性较好,但稳定性有所下降。
其他文献
水稻工厂化育秧是水稻移栽种植机械化生产过程中的关键环节,而精密播种装置是水稻育秧生产线中的重要组成部分,秧盘播种量作为一项重要的指标,是衡量水稻育秧生产线秧盘育秧播种装置播种性能的好坏和播种量一致性的重要依据。现有的水稻秧盘育秧生产线秧盘播种量计量主要采用人工方法提前进行标定,工作期间由人工监测,当出现变化时由人工观察纠正,不但劳动强度大,容易造成工人疲劳,且调控不及时和误差率高,制约着工厂化育秧
荸荠俗名马蹄,也称地栗,是一种很常见的食材,既可以当作蔬菜食用又能作为水果食用,在我国主要分布于江苏、安徽、浙江、广东等地。目前我国对荸荠的收获主要是通过手工或者半机械化作业进行,采用手工的收获方式存在很多问题,主要有收获效率低、劳动强度大、用工成本高,同时由于农村劳动力人口转移,难以雇到人员从事荸荠的收获作业,另外,果实收获的破损率、丢果率很大程度上取决于收获人员的熟练程度、责任心,随机性较大。
松材线虫病又名松树萎蔫病,是一种极具毁灭性的松树重大疾病,一旦致病便会迅速蔓延并快速使患病植株致死。该病是我国目前对松树林危害极大的一种松树毁灭性流行病,被感染的松树的外部症状表现为针叶逐渐变为黄褐色,重度患病的松树针叶会呈红褐色,最终萎蔫直至完全枯死。松材线虫病的致病能力强且对宿主有着致命的影响,往往被感染的松树很快就会死亡并且会迅速传染至其他松树,除此之外,该病往往猝不及防,一旦出现就会快速蔓
石斑鱼已成为中国南方沿海和东南亚地区的重要经济海水鱼类。新加坡石斑鱼虹彩病毒（Singapore grouper iridovirus,SGIV）和溶藻弧菌（Vibrio alginolyticus）是海水鱼高致病的病原,可引起石斑鱼大量死亡。本文以石斑鱼为研究对象,分析石斑鱼MKK4/6基因和miR-122在SGIV/V.alginolyticus刺激后表达特征,对AP-1/NF-κB激活情况,
随着科技的不断发展,可穿戴上肢外骨骼和遥操控技术成为当今社会发展中最活跃的领域之一,也成为一个国家科技水平的标志。将外骨骼遥操控技术引入到农业航空无人机训练中,已经逐步得到各国科研人员的重视,并成为热门课题。本文主要设计了一种6-DOF的可穿戴上肢外骨骼,以此来获取操控者上肢各关节的运动信息数据,上肢外骨骼运动姿态和人体上肢关节运动姿态一一对应;通过建立遥操控系统模型,外骨骼运动姿态和无人机飞行姿
在水稻生产中,农田杂草是影响作物产量的主要因素之一,而除草又是田间管理的一项重要且繁重的工作,具有季节性较强、除草期短、用工量大等特点。机械除草作为一种环境友好的除草方式,在除草过程中能翻动土壤,增加水稻根系土壤的含氧量,对水稻的生长起到了良好的促进作用。此外,与化学除草、人工除草相比,机械除草具有环境污染小、劳动成本低等优点。然而由于水田环境的复杂性和水稻密植的农艺特点,株间杂草的机械防除是水稻
垂直起降固定翼无人机（vertical take-off and landing,VTOL）将旋翼和固定翼两种类型无人机的优势相结合,能够垂直起飞/着陆,具备悬停能力,并能以固定翼飞机的方式水平飞行,近年来得到了快速发展,极大拓展了无人机的应用领域。但垂直起降固定翼无人机存在平飞中闲置电机多、气动效率低等问题。本研究针对上述问题,对无副翼垂直起降固定翼无人机进行了结构设计与仿真研究,主要研究内容和
随着社会经济的发展,竹产业发展越来越得到重视和广泛关注。在竹制零件的生产过程中往往会出现缺陷零件。目前国内对竹制零件的分选主要还是依靠人工来完成,其效率十分低下。因此,一种快速且准确的分选方法需要被设计出来解决这个问题。本文以工业中生产的竹制零件为检测对象,首先利用自适应阈值的方法对图像中竹制零件的轮廓进行提取。然后以RGB三通道的值作为特征量,通过径向基神经网络对竹制零件图像中特征进行训练,从而
基于南方水田的免耕杂草秸秆处理试验装置,其主要作用是将免耕水田中的秸秆杂草压切入水田中为水田保墒,减少能量的损失。秸秆还田,不仅仅在培养肥料的阶段有增产效果,而且后续效果十分明显,会起到可持续发展的作用。中国南方水田发展水稻具有很大的区域比较优势。但是南方水田稻、麦轮作区是一年水、旱各一季,秸秆还田量比北方高出1倍多,农民焚烧已成为一大公害。与北方相比,土壤含水量高,机械行走易下陷,使南方水田稻、
农情信息的快速获取与处理是开展精准农业的前提和基础,多光谱图像因其不同波段能有效反映农作物叶面积指数、病虫草害等农情,近年来在精准农业,特别是农用无人机遥感监测、精准农业航空等方面得到了研究和应用。低成本、快速采集并能方便拼接处理是后续进行基于多光谱图像的农情分析的基本要求,也是多光谱图像采集系统能广泛应用的条件。近年来,基于无人机的多光谱图像采集系统虽然有了快速的发展,但现有的系统在应用中还存在