一種基于光流傳感器的移動機器人定位方法.pdf

1、隨著智能化時代的到來，移動機器人在各個行業(yè)的應(yīng)用和需求越來越大。移動機器人要完成預(yù)設(shè)的任務(wù)，前提是獲得自己的位置和姿態(tài)，因此機器人的定位問題是機器人領(lǐng)域的一個基礎(chǔ)研究問題。其中，基于視覺技術(shù)的移動機器人導(dǎo)航定位是目前機器人研究領(lǐng)域的一個熱門，視覺是機器人獲得周圍世界信息的重要來源，它可以為機器人提供周圍豐富的環(huán)境信息。隨著計算機視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，視覺感知設(shè)備層出不窮，光流傳感器作為一種新型的視覺傳感器，已經(jīng)開始應(yīng)用在測程、距離估計、高

2、度保持、垂直降落等多種導(dǎo)航任務(wù)中。
　　本文主要研究內(nèi)容是基于機器視覺中的光流算法平面流模型，研究移動機器人在室內(nèi)的短距離定位問題。在定位系統(tǒng)中，基于視覺傳感器的定位裝置成為定位系統(tǒng)研究的一個熱點方向。作為一種視覺傳感器，傳統(tǒng)的光流傳感器都是基于光電鼠標(biāo)主芯片加上鏡頭模塊的二次開發(fā)制作而成，但是受光照要求高，安裝距離離地面近等因素限制，應(yīng)用范圍比較窄。本文采用了一種新型的光流傳感器，對光照的要求比較低，并且沒有了緊貼地面的限制，大

3、大擴大了應(yīng)用的范圍，因此基于它搭建了新型的定位裝置，研究了它在室內(nèi)移動機器人的定位方面的應(yīng)用。本文的主要工作如下:
　　首先，研究了現(xiàn)有的光流算法的基本數(shù)學(xué)原理并分析了它在導(dǎo)航定位方面的應(yīng)用，分析了目前存在的主要的光流傳感器的性能和它在導(dǎo)航定位方面的應(yīng)用，本文建立了光流算法平面流模型用于定位，仿真結(jié)果證明它有很高的定位精度。
　　其次，為了驗證在移動機器人上的光流模型定位的可行性，綜合考慮到經(jīng)濟性和魯棒性，本文以三個光流傳感

4、器為例，搭建了定位模型的驗證平臺，為了同步采集三個傳感器的測量數(shù)據(jù)，采用了美國賽普拉斯的微處理器作為數(shù)據(jù)采集模塊。
　　然后，在搭建數(shù)據(jù)采集模塊之后，開發(fā)了數(shù)據(jù)采集模塊的各個軟件部分:數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計、驅(qū)動程序的設(shè)計、上位機用戶應(yīng)用程序和軌跡推算程序的設(shè)計，實現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的同步采集和處理。
　　最后，在搭建的硬件平臺上面，做了移動機器人的定位驗證室內(nèi)實驗。移動機器人按照預(yù)定的軌跡移動，通過數(shù)據(jù)采集模塊將三個傳感器的數(shù)據(jù)實