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随着科学技术的飞速发展,室内清扫机器人的自动化和智能化程度也在不断的提高。导航技术作为清扫机器人的核心技术之一对系统的移动性、工作效率以及实用性都具有十分重要的作用。视觉导航以其引导柔性,信息量大等优点,已成为导航技术主要的发展方向。
本文首先介绍了室内清扫机器人常用的碰撞式导航方法,并对其优缺点进行分析。为了克服碰撞式导航方法存在的不足,设计了一种基于视觉方法的室内清扫机器人导航方案,并对其中的关键技术进行研究,主要包括三个方面:(1)提取机器人可以行走的地板区域;(2)机器人跟踪定位;(3)机器人路径规划。
为了解决清扫机器人在工作时的避障问题,本文采用摄像头与机器人相分离的图像采集方法来获取室内地面的全局图像,然后把地板区域分割出来作为允许机器人行走的区域,从而实现障碍物躲避。为了提高地板区域分割的准确性,本文利用人工参与的方法获取少量标记好的样本,提出了一种有监督的地板区域图像分割算法。在机器人工作时,需要实时的得到机器人的位置信息,对它进行跟踪定位,以便对其进行导航控制。为了提高机器人跟踪算法的性能,降低算法设计的复杂度,本文基于设置人工标记物的方法提出了一种适用于室内清扫机器人视觉导航的跟踪算法。为了使机器人能够有序的清扫整个地板区域,提出了遍历整个地板区域的路径规划算法。本文最后基于WiRobot机器人、PC机、无线路由器、摄像头所建立的实验平台对算法进行验证。通过实验验证了本文提出的算法能够完成清扫机器人所需要的导航任务。
本文对该导航方法中的关键问题进行了研究,对室内清扫机器人视觉导航技术的实用化具有重要的理论意义。