巡检机器人的视觉导航及语音信息服务
发布时间：2022-01-19 23:30
随着科技的进步,机器人技术的逐渐完善,智能机器人可以代替人工提供更多的智能服务,如:变电站巡检机器人的沿线巡检,以及到达指定地点进行设备异常检测、抓拍图片保存到本地服务器或回传到后台服务器;博物馆导游机器人到达指定文物地点为游客讲解文物的相关历史文化等。那么,机器人如何到达指定位置实现视频监控及语音服务是要解决的一大难题。机器人可以利用导航技术到达指定目标点,目前主流的机器人导航技术包括磁导航、激光导航、GPS导航、路标导航、视觉导航等。鉴于视觉导航的灵活性好、成本较低、易于实施等特点,在地面铺设导航线的基础上,利用视觉实现机器人的自主导航、自规划路径、自定位到达目标点,并在此位置进行视频监控及语音服务。主要研究内容如下:（1）自主导航。首先为机器人铺设导航线,机器人利用视觉获取导航线图,并计算图中导航线与其对应虚拟定标线之间的偏移角度、偏移距离;然后,通过PD（比例-微分）模糊控制规则调整机器人直行速度及旋转角度,进而实现机器人沿导航线自主校正前行。（2）自主定位。在导航线的十字路口设计九宫格编码图案来实现机器人的节点定位;基于微信二维码的识别原理,从九宫格编码区域的四个顶角选取其中...
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中值滤波常用的模板窗口类型图
巡检机器人的视觉导航及语音信息服务8图 2.1 中值滤波常用的模板窗口类型图2.2 PID 及模糊控制2.2.1 PID 控制PID(Proportion-Integral-Differential)指比例-积分-微分，PID 控制器是根据系统的误差，将误差的比例、积分、微分通过线性组合计算出控制量进行控制的[42]。根据系统操作的需要，可以选择不同的方式来实现，典型的诸如：P 控制、PD 控制、PI 控制等多种形式。（1）P 控制P 控制是指当系统有偏差时，往偏差减小的方向实现比例调节。如控制锅炉保持 60°恒定温度为例，当温度计显示大于 60°时，表示锅炉温度过高，打开冷水开关往锅炉里添加冷水，使得温度降到要求的恒温左右；当温度计显示小于 60°时，应该往锅炉里添加煤炭以增大火候，使得温度上升到所需恒温附近。如果温度计显示的度数与恒温度数相差较大，那么调节使得添加冷水的流速或者煤炭的频率就大；如果两者的度数相差较小，那么调节使得添加冷水的流速或者煤炭的频率就小，即 P 控制调节的比例大小与系统的偏差有直接的关系
有高精度的视频采集设备、高性能的工控机主机等硬件设施，有独立的机作系统、良好的二次开发接口等软件设计，满足视觉导航系统开发的需求。 机器人系统.1 机器人软硬件机器人机身（如图 3.1（a）所示）主要包括：顶板、用户控制面板、车身及附件面声呐环、电机、车轮、编码器、电源、电池等[47]；内置工控机主机部分包括 Intel 双2.4G 的 CPU、800MHZ 内存及其他如 FDD 接口、USB2.0 等多种标准接口；除此之还有串口网络摄像头（如图 3.1（b）所示）、视频采集卡等外援视频采集设备，共合成的多功能先锋机器人，如图 3.1（c）所示。注：网络摄像头的 URL 路径为 http://192.168.0.90/view/index.shtml
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多颜色空间分割的温室环境视觉导航路径信息提取[J]. 王红君,陈慧,岳有军,赵辉. 江苏农业科学. 2017(16)
[2]基于人工路标的鲁棒的室内机器人定位方法[J]. 朱齐丹,刘鹏,蔡成涛. 计算机应用. 2017(S1)
[3]基于Floyd算法的多重最短路问题的改进算法[J]. 左秀峰,沈万杰. 计算机科学. 2017(05)
[4]基于ORB-SLAM的室内机器人定位和三维稠密地图构建[J]. 侯荣波,魏武,黄婷,邓超锋. 计算机应用. 2017(05)
[5]送餐服务机器人研究及设计[J]. 袁银瑶,宋天麟. 科技创新与应用. 2017(04)
[6]基于模糊控制的自动泊车轨迹研究及仿真[J]. 李社蕾,张潇,周望月. 计算机技术与发展. 2017(02)
[7]一种导游服务型机器人设计[J]. 倪文彬,陆广华,张毅. 机械制造与自动化. 2016(06)
[8]基于颜色空间分布的多摄像机行人匹配方法[J]. 李娜,王洪元,王佳. 计算机工程. 2016(12)
[9]基于颜色空间和模板匹配的交通标志检测方法[J]. 郝博闻,梁宇峰,李文强,倪钰婷,温斯傲,刘展宁. 智能计算机与应用. 2016(04)
[10]自适应神经模糊推理结合PID控制的并联机器人控制方法[J]. 梁娟,赵开新,陈伟. 计算机应用研究. 2016(12)
博士论文
[1]自主移动机器人运动控制与协调方法研究[D]. 缪志强.湖南大学 2016
[2]拓扑图的可靠性分析及其在移动社会网络中的应用[D]. 林丽美.福建师范大学 2016
[3]基于激光雷达的室内AGV地图创建与定位方法研究[D]. 满增光.南京航空航天大学 2014
[4]大规模网络最短路径的分层优化算法研究[D]. 宋青.上海交通大学 2012
[5]基于视觉导航的智能车辆目标检测关键技术研究[D]. 张国权.兰州理工大学 2012
[6]RGB颜色空间及其应用研究[D]. 黄国祥.中南大学 2002
硕士论文
[1]博物馆讲解机器人的设计与实现[D]. 陈志威.南京邮电大学 2017
[2]基于人工路标的室内机器人导航方法研究与实现[D]. 黄露.中国科学技术大学 2017
[3]变电站巡检机器人磁导航系统设计与实现[D]. 王金钗.西南交通大学 2015
[4]扭曲二维码的识别算法研究与实现[D]. 杨絮.复旦大学 2013
[5]磁导航自动导向小车（AGV）关键技术与应用研究[D]. 周驰东.南京航空航天大学 2012
[6]基于Pioneer 3-AT的变电站巡检控制系统设计与实现[D]. 王可之.重庆大学 2011
[7]基于视觉的室内机器人移动操作控制方法研究[D]. 纪雪松.中国民航大学 2011
[8]摄像头径向畸变自动校正系统[D]. 戴剑锋.华南理工大学 2010
[9]基于WiFi技术的定位系统的设计与实现[D]. 张利.北京邮电大学 2010
[10]基于RMI-IIOP的移动机器人远程监控系统的研究[D]. 牟龙芳.山东大学 2008
本文编号：3597773
【文章来源】：济南大学山东省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中值滤波常用的模板窗口类型图
巡检机器人的视觉导航及语音信息服务8图 2.1 中值滤波常用的模板窗口类型图2.2 PID 及模糊控制2.2.1 PID 控制PID(Proportion-Integral-Differential)指比例-积分-微分，PID 控制器是根据系统的误差，将误差的比例、积分、微分通过线性组合计算出控制量进行控制的[42]。根据系统操作的需要，可以选择不同的方式来实现，典型的诸如：P 控制、PD 控制、PI 控制等多种形式。（1）P 控制P 控制是指当系统有偏差时，往偏差减小的方向实现比例调节。如控制锅炉保持 60°恒定温度为例，当温度计显示大于 60°时，表示锅炉温度过高，打开冷水开关往锅炉里添加冷水，使得温度降到要求的恒温左右；当温度计显示小于 60°时，应该往锅炉里添加煤炭以增大火候，使得温度上升到所需恒温附近。如果温度计显示的度数与恒温度数相差较大，那么调节使得添加冷水的流速或者煤炭的频率就大；如果两者的度数相差较小，那么调节使得添加冷水的流速或者煤炭的频率就小，即 P 控制调节的比例大小与系统的偏差有直接的关系
有高精度的视频采集设备、高性能的工控机主机等硬件设施，有独立的机作系统、良好的二次开发接口等软件设计，满足视觉导航系统开发的需求。 机器人系统.1 机器人软硬件机器人机身（如图 3.1（a）所示）主要包括：顶板、用户控制面板、车身及附件面声呐环、电机、车轮、编码器、电源、电池等[47]；内置工控机主机部分包括 Intel 双2.4G 的 CPU、800MHZ 内存及其他如 FDD 接口、USB2.0 等多种标准接口；除此之还有串口网络摄像头（如图 3.1（b）所示）、视频采集卡等外援视频采集设备，共合成的多功能先锋机器人，如图 3.1（c）所示。注：网络摄像头的 URL 路径为 http://192.168.0.90/view/index.shtml
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多颜色空间分割的温室环境视觉导航路径信息提取[J]. 王红君,陈慧,岳有军,赵辉. 江苏农业科学. 2017(16)
[2]基于人工路标的鲁棒的室内机器人定位方法[J]. 朱齐丹,刘鹏,蔡成涛. 计算机应用. 2017(S1)
[3]基于Floyd算法的多重最短路问题的改进算法[J]. 左秀峰,沈万杰. 计算机科学. 2017(05)
[4]基于ORB-SLAM的室内机器人定位和三维稠密地图构建[J]. 侯荣波,魏武,黄婷,邓超锋. 计算机应用. 2017(05)
[5]送餐服务机器人研究及设计[J]. 袁银瑶,宋天麟. 科技创新与应用. 2017(04)
[6]基于模糊控制的自动泊车轨迹研究及仿真[J]. 李社蕾,张潇,周望月. 计算机技术与发展. 2017(02)
[7]一种导游服务型机器人设计[J]. 倪文彬,陆广华,张毅. 机械制造与自动化. 2016(06)
[8]基于颜色空间分布的多摄像机行人匹配方法[J]. 李娜,王洪元,王佳. 计算机工程. 2016(12)
[9]基于颜色空间和模板匹配的交通标志检测方法[J]. 郝博闻,梁宇峰,李文强,倪钰婷,温斯傲,刘展宁. 智能计算机与应用. 2016(04)
[10]自适应神经模糊推理结合PID控制的并联机器人控制方法[J]. 梁娟,赵开新,陈伟. 计算机应用研究. 2016(12)
博士论文
[1]自主移动机器人运动控制与协调方法研究[D]. 缪志强.湖南大学 2016
[2]拓扑图的可靠性分析及其在移动社会网络中的应用[D]. 林丽美.福建师范大学 2016
[3]基于激光雷达的室内AGV地图创建与定位方法研究[D]. 满增光.南京航空航天大学 2014
[4]大规模网络最短路径的分层优化算法研究[D]. 宋青.上海交通大学 2012
[5]基于视觉导航的智能车辆目标检测关键技术研究[D]. 张国权.兰州理工大学 2012
[6]RGB颜色空间及其应用研究[D]. 黄国祥.中南大学 2002
硕士论文
[1]博物馆讲解机器人的设计与实现[D]. 陈志威.南京邮电大学 2017
[2]基于人工路标的室内机器人导航方法研究与实现[D]. 黄露.中国科学技术大学 2017
[3]变电站巡检机器人磁导航系统设计与实现[D]. 王金钗.西南交通大学 2015
[4]扭曲二维码的识别算法研究与实现[D]. 杨絮.复旦大学 2013
[5]磁导航自动导向小车（AGV）关键技术与应用研究[D]. 周驰东.南京航空航天大学 2012
[6]基于Pioneer 3-AT的变电站巡检控制系统设计与实现[D]. 王可之.重庆大学 2011
[7]基于视觉的室内机器人移动操作控制方法研究[D]. 纪雪松.中国民航大学 2011
[8]摄像头径向畸变自动校正系统[D]. 戴剑锋.华南理工大学 2010
[9]基于WiFi技术的定位系统的设计与实现[D]. 张利.北京邮电大学 2010
[10]基于RMI-IIOP的移动机器人远程监控系统的研究[D]. 牟龙芳.山东大学 2008
本文编号：3597773
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