基于单目视觉的机器人控制系统设计

发布时间：2017-12-19 05:17

  本文关键词：基于单目视觉的机器人控制系统设计

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【摘要】：随着经济社会的发展,人们生活水平的提高,越来越多的机器人走入人们的视野,进入了人们的生活。但是,现有机器人通常存在传感器系统设计不完善和轨迹规划算法不合理等问题,导致机器人在一些工作未知的环境中发生不必要的碰撞,甚至发生事故。因此,本文设计一种基于单目视觉的机器人控制系统,该系统使用机器人搭载的单目相机采集外界环境信息,将二维图像信息转换为世界坐标系下的三维信息,以便机器人对所处的工作环境信息进行建模,并指导机器人轨迹规划。具体研究内容及获得的成果如下:首先,相机所采集的图像要先进行预处理。图像预处理包括图像的灰度化以及图像的滤波去噪,使所采集到的图像能够满足精确定位的要求。目标定位的关键问题是相机的外矩阵计算。图像外矩阵由图像的本质矩阵结合所测的相机内参数计算出来。而后,利用Harris算法检测匹配的特征点对根据所建立的图像坐标系与世界坐标系之间的对应关系即可计算出在世界坐标系下的三维坐标。其次,采用自由空间法根据获得三维环境信息构造世界模型,以获得一个完整的环境地图模型。使用A*(A Star)算法对地图进行路径搜索。A*算法是一种高效的全局路径搜索算法,可以在较短的时间内对整个地图完成路径搜索获取最短路径。但是A*算法存在着一定的局限性,结合 PRM(Probabilistic Roadmap Algorithm)算法对A*算法进行改进,可以获得一种更高效的路径搜索方法。最后,通过将目标定位模块与轨迹规划模块相结合,进行了一项综合实验对整个系统进行了可行性验证。综上,本文所研究的基于单目视觉机器人控制系统能够在未知环境下获取环境信息,实现机器人轨迹规划,表明本文所提方法能够满足设计要求,具有一定的实用价值。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41;TP242

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本文编号：1307023