无标记仿人乒乓球机器人本体视觉系统及其轨迹预测研究

发布时间：2020-08-06 16:30

【摘要】：对于乒乓球机器人而言,视觉系统的研究一直是其难点。现有的仿人乒乓球机器人,大都是采用固定在外部的视觉系统,很少有固定于机器人头部的视觉系统。本文以国家863项目支持的浙江大学仿人机器人为平台,研究在无标记的情况下,利用球桌天然特征信息实现本体视觉仿人乒乓球机器人与人对打。同时为了实现本体视觉系统的乒乓球轨迹预测,本文分析了本体视觉系统和外部视觉系统乒乓球离散运动模型参数迁移的问题,以及当乒乓球速度过快时,如何根据乒乓球与球拍的碰撞过程,提前对乒乓球的轨迹进行预测的问题。主要研究成果包括：1、在点自定位的基础上,本文提出了如何利用球桌天然直线信息,进行机器人自定位。针对球桌边缘直线,提出基于预测搜索域的直线识别算法,算法在机器人晃动的情况下,检测图像中乒乓球边缘直线的成功率接近100%,解决了本体视觉存在动态性的情况下,直线识别不稳定的问题。2、针对单目“门”形的直线自定位算法精度不够的问题,提出了一种双目“门”形的直线自定位的算法,提升了直线自定位算法的精度和稳定性,为本体视觉系统进行乒乓球轨迹预测打下了良好的基础。3、为了解决本体视觉系统的乒乓球轨迹预测问题,提出了基于本体-外部视觉系统的参数迁移的在线自适应的轨迹预测算法。针对乒乓球速度过快时,视觉系统没有足够多的时间对乒乓球轨迹进行观测的问题,提出了基于PnP的视觉定位算法来获取乒乓球拍位姿态信息,再根据乒乓球的碰撞模型,估计出乒乓球碰撞后的速度,提前预估乒乓球的轨迹的方法。最后研究了基线与乒乓球定位误差、击球点误差的关系。采用340mm基线的本体视觉系统的乒乓球机器人,利用标记点进行自定位,成功实现了与人对打28个回合。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【参考文献】

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本文编号：2782671