论文部分内容阅读
近年来,自主移动机器人成为机器人研究领域的热点研究对象。其中,导航技术是实现自主移动的核心,需要实时感知周围环境,成为该研究领域的关键技术之一,也是智能移动机器人在未知环境中真正实现自主移动的关键问题。
本文围绕室外环境下自主移动机器人视觉导航和路径跟踪的部分关键技术进行了研究,主要内容涉及图像采集、图像处理技术、视觉系统标定技术、道路边缘拟合技术、路径跟踪技术等方面。
首先,对室外环境下道路识别方法进行了全面的研究,结合图像处理技术,采用基于Catmull-Rom样条函数和道路中点的道路边缘和虚拟导航线进行拟合,得到道路边缘的准确信息和前方道路的延伸情况。再结合基于线性模型的摄像机标定方法对视觉系统进行标定,获得投影矩阵。从而,确定实际物点在图像坐标系和世界坐标系之间的映射关系。通过实验证明该标定方法精度满足室外自主移动机器人导航的需要。
其次,对移动机器人模糊逻辑控制技术进行了详细的研究。建立了机器人运动学和动力学模型,并设计了模糊逻辑控制器。本文的控制器是一个双输入单输出控制器,输入为机器人中心相对于视场起点的夹角和视场始、末点相对于前进方向的夹角,输出为驱动轮的转角。采用本文提出的虚拟导航线技术获取自主移动导航参数,建立了相应的模糊控制规则库,实现了对自主移动机器人转向的控制。
最后,结合基于模糊逻辑控制算法进行自主导航和路径跟踪实验。证实了本文图像处理算法和路径跟踪算法的合理性和可适用性。