移动机器人视觉定位控制研究
毕业论文关键词 移动机器人 视觉传感器 视觉定位 雅克比矩阵 定位控制
毕业设计说明书外文摘要
Title A Research on Mobile Robot’s Control of Visual Localization
Abstract
This paper introduces the problem of visual self-localization for a nonholonomic mobile robot. To solve this problem, this system consists of a four-wheel skid steer mobile robot and a Kinect. While the markers are visible for Kinect, the mobile robot can move to a certain place that fixed to the markers. This paper uses two approaches to realize visual localization and the essence of the two ways is extracting the markers’ features in the image. The Jacobian Matrix widely used in machine arms with six degrees of freedom is changed and tested effectively in four-wheel mobile robots in this paper. To control the mobile robot, this paper uses a normal way to build the kinematic model.
Keywords Mobile Robot Kinect Visual Localization Jacobian Matrix Position Control
目 次
1 引言 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2视觉定位控制的研究概况 1
1.3 本文主要研究内容及方法 2
1.4 论文的章节安排 3
2 移动机器人平台及机器人操作系统 4
2.1 移动机器人平台 4
2.2 机器人操作系统 5
2.2.1 发展历史 5
2.2.2 设计目标 5
2.2.3 主要特点 5
2.3 本章小结 6
3 移动机器人视觉定位 7
3.1 Kinect简介 7
3.2 摄像机透视投影模型 7
3.2.1 图像坐标系与摄像机坐标系 8
3.2.2 针孔成像模型 9
3.3 基于视觉的伺服定位 9
3.3.1视觉定位方法一 9
3.3.2视觉定位方法二 10
3.4 本章小结 12
4 移动机器人定位控制 13
4.1 移动机器人运动学建模 13
4.2 移动机器人定位控制方法 16
4.3 本章小结 17
5 实验仿真和验证 18
5.1 实验平台 18
5.2 视觉定位方法一实验 18
5.3 视觉定位方法二仿真 20
5.4 本章小结 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
移动机器人集感知信息、规划行为、动作能力于一体，是一种自动化机器，具有其它机器所不具备的与人类或动物相似的能力[1]。随着科学与技术的快速发展，移动机器人在生产、生活、军事等方方面面都有广泛的开发应用前景。移动机器人替代人类劳动，有助于提高生产效率，减少人类的疲惫感，使人类从危险性大或污染严重的工作环境中解放出来，从某种意义上来说移动机器人改变了工业的生产模式，因此世界各地都将移动机器人的发展视为科技发展的重中之重。机器人学是集计算机、控制论、人工智能、机械学、信息融合、传感器等学科为一体的综合学科，它利用了各个学科的综合优势成果，形成了新型的技术，是当前科研的热点[2]。