基于嵌入式的室內(nèi)機器人視覺導(dǎo)航與定位研究.pdf

1、機器人能夠代替人類在高危險、有毒有害、無氧等極其惡劣的環(huán)境下連續(xù)、穩(wěn)定、高效地工作。機器人導(dǎo)航與定位是保證機器人能夠完成任務(wù)的基礎(chǔ)，使得機器人能夠準(zhǔn)確地找到目標(biāo)。機器人視覺具有測量范圍廣、信息量大等優(yōu)點，能便捷、有效地獲取環(huán)境信息，它是機器人領(lǐng)域研究的重要方向。嵌入式系統(tǒng)的軟硬件都是針對具體應(yīng)用經(jīng)過裁剪專門設(shè)計的，它具有低功耗、體積小、互聯(lián)性強和集成度高等優(yōu)點，正符合機器人對體積、重量、功耗、移動性以及穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求。使用嵌入式系統(tǒng)構(gòu)

2、建的機器人將是未來機器人的發(fā)展趨勢。
　　由于機器人視覺技術(shù)難度高，目前對使用嵌入式系統(tǒng)的機器人視覺研究還比較少。本文從嵌入式系統(tǒng)和機器人視覺兩方面技術(shù)入手，實現(xiàn)了室內(nèi)機器人視覺導(dǎo)航與定位。
　　論文針對室內(nèi)視覺機器人進行了嵌入式硬件系統(tǒng)設(shè)計，包括從總體上對嵌入式CPU進行資源分配，根據(jù)功能、性能和成本對外圍硬件的進行選型，參考相關(guān)手冊進行電路設(shè)計，硬件設(shè)計包括最小硬件系統(tǒng)、攝像頭、無線網(wǎng)卡、觸摸屏等。
　　接著針對室

3、內(nèi)視覺機器人進行了嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)計，移植bootloader、linux內(nèi)核及根文件系統(tǒng)，再在其基礎(chǔ)上開發(fā)攝像頭及電機驅(qū)動的設(shè)備程序，移植OpenCV圖像處理庫，移植無線網(wǎng)卡驅(qū)動和各項機器人中需要用到的服務(wù)，如sshd。
　　在設(shè)計開發(fā)的嵌入式機器人上面進行了攝像頭標(biāo)定研究，機器人視覺圖像特征提取算法分析，并對機器人視覺白線路徑跟蹤問題進行了深入研究，設(shè)計路徑提取算法。隨后對室內(nèi)環(huán)境進行特征研究分析，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)方法提出了改進的h

4、ough白線提取算法。最后針對嵌入式系統(tǒng)處理能力較弱對改進的hough提取算法進行優(yōu)化，根據(jù)圖像中白線在高度方向的單調(diào)性，結(jié)合化整為零的思想在單方向上使用改進的hough算法，降低了圖像處理的維度，在保證正確提取白線的同時使算法對曲線的適用性更強。在提取白線位置后，對嵌入式機器人視覺系統(tǒng)進行了標(biāo)定，得到機器人在世界坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)。
　　論文最后介紹了嵌入式視覺機器人實物構(gòu)建過程中使用的軟硬件環(huán)境及一些開發(fā)方法。同時開發(fā)了相關(guān)