基于机器视觉的机器人路径规划与远程控制方法研究

发布时间：2017-08-03 00:11

  本文关键词：基于机器视觉的机器人路径规划与远程控制方法研究

  更多相关文章： 机器人技术 机器视觉 路径规划 无线通信 视频传输

【摘要】：随着计算机科学、控制算法及理论、人工智能技术的快速发展,机器人远程控制技术在日常生活中的应用日益广泛,在深海探险、恶劣工作环境中作业等领域也起着至关重要的作用。机器人的远程控制技术突破了传统现场控制方式的空间限制的同时,也增强了机器人的自主性。机器视觉是机器人学的一个分支,是通过机器人代替人眼采集环境中的视觉信息并进行分析处理的一门学科。近年来,机器视觉技术与机器人远程控制技术结合的愈发紧密。通过引入机器视觉技术,机器人可以更好的适应环境的变化,提升了机器人远程控制系统的鲁棒性。通过通信网络,机器人将视觉信息反馈给远程用户,用户可通过视频监控机器人,丰富了系统人机交互的方式。机器人的路径规划是机器人远程控制技术的研究热点,机器人首先感知外部环境信息,分析处理这些信息并作出决策,规划出自身的运动路径。机器人主要通过传感器感知外部环境信息。相比其他传感器,视觉传感器为机器人提供了较为全面的环境信息,结合机器视觉技术进行路径规划,增强了机器人理解外部环境信息的能力,提高了路径规划的效果。此外,通过机器视觉视频交互,用户可指定机器人路径规划的目标点,增强机器人路径规划的趋向性。本文首先介绍远程控制技术的国内外发展情况,基本的机器视觉图像预处理理论知识。其次,针对路径规划问题,分析了全局路径规划以及局部路径规划中存在的问题,设计了一种结合全局路径规划以及局部路径规划的混合路径规划方法,该方法首先通过全局路径规划规划处全局路径,用于指导机器人运行。在机器人运行过程中,提出了一种基于感知哈希算法的局部障碍物检测方法,检测出机器人没有先验性知识的局部障碍物信息,用于机器人局部路径规划。然后介绍了一种基于机器视觉的机器人远程控制方法,对其控制策略与关键技术进行了分析。确定了系统的通信方案,对系统的软硬件结构进行初步的设计。最后,对系统的指令通信,视频传输过程进行测试,在Matlab平台上对混合路径规划算法进行了仿真,取得了不错的效果。
【关键词】：机器人技术 机器视觉 路径规划 无线通信 视频传输
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 背景及意义8-9
• 1.1.1 课题研究背景8
• 1.1.2 课题目标及意义8-9
• 1.2 机器人远程控制技术的国内外发展情况9-11
• 1.2.1 机器人远程控制技术的国内发展情况9-10
• 1.2.2 机器人远程控制技术的国外发展情况10-11
• 1.3 基于机器视觉的机器人路径规划方法关键技术简介11-13
• 1.3.1 机器视觉技术11
• 1.3.2 图像处理技术11-13
• 1.4 论文的主要内容与组织结构13-15
• 第2章 机器人路径规划算法研究15-40
• 2.1 引言15
• 2.2 机器人路径规划方法简介15-17
• 2.2.1 全局路径规划方法简介15-16
• 2.2.2 局部路径规划方法简介16-17
• 2.3 基于栅格地图A*搜索机器人全局路径规划17-30
• 2.3.1 全局地图栅格法建模17-19
• 2.3.2 A*算法简介及流程19-21
• 2.3.3 算法仿真结果及存在的问题21-23
• 2.3.4 改进算法及验证23-30
• 2.4 基于人工势场法的机器人局部路径规划方法30-39
• 2.4.1 传统人工势场法介绍30-32
• 2.4.2 传统人工势场法仿真结果及存在的问题32-34
• 2.4.3 改进斥力势场的人工势场法34-38
• 2.4.4 改进算法验证仿真38-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 基于机器视觉的机器人混合路径规划方法40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 混合路径规划简介40-43
• 3.2.1 机器人工作环境分析40-41
• 3.2.2 工作环境坐标系统41-43
• 3.3 全局规划与局部规划相结合的混合路径规划方法43-49
• 3.3.1 混合路径规划原理43-44
• 3.3.2 局部障碍物检测方法44-47
• 3.3.3 局部路径规划策略47-49
• 3.4 混合路径规划流程49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第4章 基于机器视觉的机器人远程控制方法及系统设计52-61
• 4.1 引言52
• 4.2 基于机器视觉的机器人远程控制方法研究52-55
• 4.2.1 基于机器视觉的机器人远程控制方法简介52-53
• 4.2.2 基于机器视觉的机器人远程控制策略53-54
• 4.2.3 基于机器视觉的机器人54-55
• 4.3 机器人远程控制系统设计55-60
• 4.3.1 控制系统总体方案55-56
• 4.3.2 远程控制系统通信模型设计56-57
• 4.3.3 远程控制系统硬件设计57-58
• 4.3.4 远程控制系统软件设计58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 系统测试与仿真61-70
• 5.1 引言61
• 5.2 机器人远程控制功能测试61-64
• 5.2.1 机器人远程控制指令通信测试61-63
• 5.2.2 无线视频传输测试63-64
• 5.3 机器人混合路径规划仿真64-69
• 5.3.1 虚拟环境下的混合路径规划仿真64-67
• 5.3.2 真实环境下的混合路径规划仿真67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第6章 结论与展望70-72
• 6.1 研究工作总结70
• 6.2 研究工作展望70-72
• 参考文献72-75
• 附录75-77
• 致谢77-78
• 硕士学位论文信息备案表78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 廖兴宇;汪伦杰;;改进型Dijkstra算法在最优路径选择中的应用研究[J];现代计算机(专业版);2013年32期

2 周国强;田先桃;张卫丰;张迎周;;基于图像感知哈希技术的钓鱼网页检测[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2012年04期

3 赵真明;孟正大;;基于加权A~*算法的服务型机器人路径规划[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年S1期

4 陈华政;;XviD编码流实时网络传输的实现[J];东莞理工学院学报;2007年05期

5 钟敏;;A~*算法估价函数的特性分析[J];武汉工程职业技术学院学报;2006年02期

6 孙启禄,殷肖川,王宾;一种基于离散小波域的隐蔽通信中的混合型信息隐藏技术[J];空军工程大学学报(自然科学版);2004年06期

7 刘金义,刘爽;Voronoi图应用综述[J];工程图学学报;2004年02期

8 王清亮,李中福,刘玉珊,郑黎;xvid视频编码技术[J];河南职业技术师范学院学报;2004年01期

9 徐旭明,叶榛,陶品,王洋;基于视觉临场感的机器人遥操作系统[J];高技术通讯;2000年03期

，

本文编号：611811