基于视觉惯导系统的轮腿式仿生机器人的定位与导航
发布时间：2021-07-13 08:41
轮腿式仿生机器人同时具有轮式机器人的高机动性和仿生足式机器人的强地形适应性,在灾后救援、野外勘探和太空探索等领域具有广泛应用,是机器人领域目前最前沿的研究之一。因此本文以实现轮腿式仿生机器人的自主性和智能化为研究目的,从以下几个方面展开了定位导航的研究。动态场景下轮腿式仿生机器人定位算法研究。以提高高速动态场景下机器人的定位精度为目标,提出基于特征点速度的动态目标检测算法。建立并分析了前后图像间的旋转补偿模型和特征点像素速度模型,计算特征点速度后,通过运动滤波和投影滤波策略检测出动态目标上的特征点。轮腿式仿生机器人定位算法初始化过程的优化。针对崎岖路面上轮腿式仿生机器人产生连续震动导致定位算法初始化失败问题,提出了基于视觉惯导信息融合的图像去运动模糊算法。研究了图像运动模糊产生的原因以及去运动模糊的原理,融合IMU测量得到的信息,推导了图像的运动模糊函数,复原了初始化时产生运动模糊的图像,减小了定位算法初始化失败的概率,优化了初始化过程。轮腿式仿生机器人导航算法研究。基于轮腿式仿生机器人腿部高度可变,提出具有三维可通过性的局部路径规划算法,并研究了常用的全局路径规划算法。通过仿真软件分...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 国内外的研究现状及分析
1.3.1 视觉导航的仿生机器人的研究现状
1.3.2 移动机器人视觉SLAM的研究现状
1.3.3 移动机器人导航方式研究现状
1.4 主要研究内容
第2章 双目相机与惯性测量单元联合标定
2.1 引言
2.2 双目相机标定
2.2.1 双目相机标定原理
2.2.2 双目相机标定实验
2.3 惯性测量单元标定
2.3.1 惯性测量单元标定原理
2.3.2 惯性测量单元标定实验
2.4 双目相机与IMU联合标定
2.4.1 双目相机与IMU联合标定原理
2.4.2 双目相机与IMU联合标定实验
2.5 本章小结
第3章 动态场景下轮腿式仿生机器人定位算法研究
3.1 引言
3.2 基于特征点速度的动态目标检测算法
3.2.1 动态目标检测算法框架
3.2.2 旋转补偿模型的建立与分析
3.2.3 特征点速度模型的建立与分析
3.2.4 双重滤波策略
3.3 基于视觉惯导信息融合的图像去运动模糊算法
3.3.1 图像去运动模糊原理
3.3.2 运动模糊核函数推导
3.4 本章小结
第4章 基于轮腿式仿生机器人的导航算法研究
4.1 引言
4.2 轮腿式仿生机器人导航算法框架
4.3 A*全局路径规划算法的研究
4.3.1 A*算法原理
4.3.2 全局路径规划仿真分析
4.4 具有三维可通过性的腿部变高度局部路径规划算法
4.4.1 腿部变高度局部路径规划算法原理
4.4.2 局部路径规划仿真分析
4.5 本章小结
第5章 轮腿式仿生机器人定位导航实验
5.1 引言
5.2 轮腿式仿生机器人定位导航系统设计
5.2.1 机械结构设计
5.2.2 硬件系统设计
5.3 动态场景下轮腿式仿生机器人定位实验
5.3.1 运动滤波离线实验
5.3.2 投影滤波离线实验
5.3.3 动态目标检测实时实验
5.3.4 图像去运动模糊实验
5.4 轮腿式仿生机器人导航实验
5.4.1 局部路径规划避障实验
5.4.2 全局路径规划导航实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大规模环境下基于图优化SLAM的后端优化方法[J]. 王忠立,赵杰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[2]磁导航AGV控制系统的设计与实现[J]. 郑炳坤,赖乙宗,叶峰. 自动化与仪表. 2014(03)
[3]非线性模型下的摄像机标定[J]. 王建华,冯帆,梁伟,王惠萍. 光电子技术. 2012(01)
[4]自适应Canny算子边缘检测技术[J]. 李牧,闫继红,李戈,赵杰. 哈尔滨工程大学学报. 2007(09)
[5]车载导航仪中路径规划算法及其实现[J]. 张歆奕,吴今培,张其善. 计算机自动测量与控制. 2001(04)
硕士论文
[1]基于ROS的惯性导航和视觉信息融合的移动机器人定位研究[D]. 王德智.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于标识的双目视觉室内定位算法研究[D]. 林英男.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于ROS的室内移动服务机器人定位与导航系统的研究与开发[D]. 韩轾.电子科技大学 2017
[4]动态环境下基于视觉的自运动估计与环境建模方法研究[D]. 彭真.浙江大学 2017
[5]基于点线综合特征的双目视觉SLAM方法[D]. 谢晓佳.浙江大学 2017
[6]基于图优化SLAM的移动机器人导航方法研究[D]. 邹谦.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于ORB关键帧闭环检测算法的SLAM方法研究[D]. 余杰.浙江工业大学 2016
[8]运动模糊图像复原算法研究[D]. 王鹏飞.重庆大学 2013
本文编号：3281746
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题背景及研究意义
1.3 国内外的研究现状及分析
1.3.1 视觉导航的仿生机器人的研究现状
1.3.2 移动机器人视觉SLAM的研究现状
1.3.3 移动机器人导航方式研究现状
1.4 主要研究内容
第2章 双目相机与惯性测量单元联合标定
2.1 引言
2.2 双目相机标定
2.2.1 双目相机标定原理
2.2.2 双目相机标定实验
2.3 惯性测量单元标定
2.3.1 惯性测量单元标定原理
2.3.2 惯性测量单元标定实验
2.4 双目相机与IMU联合标定
2.4.1 双目相机与IMU联合标定原理
2.4.2 双目相机与IMU联合标定实验
2.5 本章小结
第3章 动态场景下轮腿式仿生机器人定位算法研究
3.1 引言
3.2 基于特征点速度的动态目标检测算法
3.2.1 动态目标检测算法框架
3.2.2 旋转补偿模型的建立与分析
3.2.3 特征点速度模型的建立与分析
3.2.4 双重滤波策略
3.3 基于视觉惯导信息融合的图像去运动模糊算法
3.3.1 图像去运动模糊原理
3.3.2 运动模糊核函数推导
3.4 本章小结
第4章 基于轮腿式仿生机器人的导航算法研究
4.1 引言
4.2 轮腿式仿生机器人导航算法框架
4.3 A*全局路径规划算法的研究
4.3.1 A*算法原理
4.3.2 全局路径规划仿真分析
4.4 具有三维可通过性的腿部变高度局部路径规划算法
4.4.1 腿部变高度局部路径规划算法原理
4.4.2 局部路径规划仿真分析
4.5 本章小结
第5章 轮腿式仿生机器人定位导航实验
5.1 引言
5.2 轮腿式仿生机器人定位导航系统设计
5.2.1 机械结构设计
5.2.2 硬件系统设计
5.3 动态场景下轮腿式仿生机器人定位实验
5.3.1 运动滤波离线实验
5.3.2 投影滤波离线实验
5.3.3 动态目标检测实时实验
5.3.4 图像去运动模糊实验
5.4 轮腿式仿生机器人导航实验
5.4.1 局部路径规划避障实验
5.4.2 全局路径规划导航实验
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大规模环境下基于图优化SLAM的后端优化方法[J]. 王忠立,赵杰,蔡鹤皋. 哈尔滨工业大学学报. 2015(07)
[2]磁导航AGV控制系统的设计与实现[J]. 郑炳坤,赖乙宗,叶峰. 自动化与仪表. 2014(03)
[3]非线性模型下的摄像机标定[J]. 王建华,冯帆,梁伟,王惠萍. 光电子技术. 2012(01)
[4]自适应Canny算子边缘检测技术[J]. 李牧,闫继红,李戈,赵杰. 哈尔滨工程大学学报. 2007(09)
[5]车载导航仪中路径规划算法及其实现[J]. 张歆奕,吴今培,张其善. 计算机自动测量与控制. 2001(04)
硕士论文
[1]基于ROS的惯性导航和视觉信息融合的移动机器人定位研究[D]. 王德智.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于标识的双目视觉室内定位算法研究[D]. 林英男.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于ROS的室内移动服务机器人定位与导航系统的研究与开发[D]. 韩轾.电子科技大学 2017
[4]动态环境下基于视觉的自运动估计与环境建模方法研究[D]. 彭真.浙江大学 2017
[5]基于点线综合特征的双目视觉SLAM方法[D]. 谢晓佳.浙江大学 2017
[6]基于图优化SLAM的移动机器人导航方法研究[D]. 邹谦.哈尔滨工业大学 2017
[7]基于ORB关键帧闭环检测算法的SLAM方法研究[D]. 余杰.浙江工业大学 2016
[8]运动模糊图像复原算法研究[D]. 王鹏飞.重庆大学 2013
本文编号：3281746
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