基于Kinect的移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)目標(biāo)跟蹤與避障.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)越來越受到人們的重視，從工業(yè)生產(chǎn)到日常生活、從軍事應(yīng)用到太空探索，都可以見到機(jī)器人尤其是移動(dòng)機(jī)器人的身影。為了適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境和多樣化的任務(wù)，移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)從最早的人工手動(dòng)控制向智能化的自主控制方向發(fā)展。
　　 移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)包含門多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)，包含運(yùn)動(dòng)學(xué)控制、環(huán)境信息感知、自主運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等研究目標(biāo)，本文以設(shè)計(jì)能夠在復(fù)雜環(huán)境下自主跟蹤目標(biāo)并規(guī)劃路徑的移動(dòng)機(jī)器人為目標(biāo)，使用最新的圖像

2、傳感器Kinect作為機(jī)器人獲取環(huán)境信息的主要工具，融合彩色圖像目標(biāo)跟蹤算法和移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃算法，在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上安裝Kinect并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠滿足移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)目標(biāo)跟蹤與避障的任務(wù)要求。
　　 文章首先介紹了移動(dòng)機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究狀況，并介紹了一種新型的3D立體攝像機(jī)Kinect，這種攝像機(jī)可以以低廉的價(jià)格為使用者提供移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境的彩色圖像信息和物體的位置信息，很適合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的超聲波雷達(dá)

3、與激光雷達(dá)作為測(cè)距雷達(dá)。
　　 目標(biāo)跟蹤使用Kinect獲取的RGB彩色圖形，跟蹤算法使用基于顏色信息的粒子濾波跟蹤算法，基于顏色信息的粒子濾波算法對(duì)物體的顏色信息敏感，跟蹤時(shí)很容易因受到顏色相近物體的影響而跟蹤失敗。利用Kinect可以獲取物體位置信息的優(yōu)勢(shì)，將顏色信息與物體位置信息相融合，改進(jìn)粒子濾波算法的權(quán)值計(jì)算過程，實(shí)驗(yàn)證實(shí)此方法可以改進(jìn)粒子濾波算法在跟蹤顏色相近物體是的性能。
　　 路徑規(guī)劃使用物理意義明確、數(shù)

4、學(xué)計(jì)算簡(jiǎn)單的人工勢(shì)場(chǎng)法，勢(shì)場(chǎng)法規(guī)劃需要使用Kinect獲取的環(huán)境信息確定障礙物位置，由于Kinect在獲取環(huán)境中物體位置信息時(shí)存在盲區(qū)，對(duì)于過于靠近Kinect的物體無法確定其位置，因此需要將獲取的環(huán)境信息存儲(chǔ)為地圖便于移動(dòng)機(jī)器人使用，考慮到移動(dòng)機(jī)器人通常只能在短距離的移動(dòng)過程中保持其定位準(zhǔn)確性，長(zhǎng)距離的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)機(jī)器人位置的估計(jì)值偏離實(shí)際位置而導(dǎo)致避障和路徑規(guī)劃失敗。因此提出使用局部地圖更新法為路徑規(guī)劃制作局部地圖，局部地圖的生成

5、借鑒了常用的移動(dòng)機(jī)器人柵格地圖制作方法，并利用概率統(tǒng)計(jì)的思想來確定物體在某位置存在的可能性。
　　 人工勢(shì)場(chǎng)法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在很多缺點(diǎn)，很多學(xué)者都針對(duì)該方法的終點(diǎn)不可達(dá)以及震蕩等問題進(jìn)行了研究并取得了很多成果，本文結(jié)合在跟蹤的同時(shí)避障的任務(wù)特點(diǎn)，針對(duì)移動(dòng)機(jī)器人使用人工勢(shì)場(chǎng)法時(shí)對(duì)狹窄通道通過能力變差的問題，提出了增加安全區(qū)域的人工勢(shì)場(chǎng)法，將移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行考慮，確定出運(yùn)動(dòng)過程中的安全區(qū)域，實(shí)驗(yàn)證明此方法能夠增強(qiáng)移動(dòng)機(jī)器人通