基于立体视觉的移动机器人局部路径规划

发布时间：2020-09-16 12:47

　　随着移动机器人技术的飞速发展,移动机器人局部路径规划成为了研究热点。本文利用双目立体视觉技术搭建移动机器人立体视觉系统,使其能够在室外未知或局部未知的环境中完成自主导航。移动机器人在行驶过程中,通过视觉感知附近场景的三维信息,并以此作出路径规划。移动机器人立体视觉系统分为硬件系统和软件系统。硬件系统方面,以Pioneer 3-AT型移动机器人为机器人平台,以Bumblebee双目立体摄像头为主要传感器。摄像头通过安装在机器人上的PTU-46-17.5二自由度云台调整视野。机器人上扩展MIO-9290车载计算机,提高系统实时运算能力。软件系统基于机器人操作系统(RobotOperatingSystem,ROS)构建,解决软件模块化设计问题。根据系统特性,设计感知层、规划层、执行层的软件层级,不同的层级分装不同的模块,使整个软件系统实现高内聚、低耦合。双目立体视觉是用两个摄像头模拟人眼的立体感觉,系统经过标定后匹配左右两个摄像机同时拍的相片即可恢复附近场景的三维信息。利用三维信息,系统基于随机抽样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)算法识别道路,使移动机器人沿路边行驶时不影响其他行车车道内的车辆;识别障碍物,使机器人能够无碰撞行驶;基于改进RANSAC算法识别车道线,使机器人规划的路径保持在同一车道内,且保证实时性和鲁棒性。最后,移动机器人立体视觉系统利用处理后的三维信息以及识别场景的结果,作局部路径规划。采用基于行为的算法,将机器人的路径规划任务分为沿路边行驶趋向目标行为和避障行为。行为以包容式结构融合,系统在不同环境中以融合后行为实时规划出合理路径。实物实验证明,移动机器人能够在室外环境中通过双目立体视觉完成自主导航。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP242

【参考文献】