毕业论文-面向救援任务的多机器人路径规划与协调控制

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1、中图分类号：TP242论文编号：10006SY0703124硕士学位论文面向救援任务的多机器人路径规划与协调控制作者姓名申请学位级别工学硕士指导教师姓名职称教授学科专业模式识别与智能系统研究方向路径规划与视觉伺服控制学习时间自2007年9月15日起至2009年12月30日止论文提交日期2009年12月30日论文答辩日期2010年1月7日学位授予单位北京航空航天大学学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文

2、不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。   若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：      日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要随着智能机器人技术的发展，灾难救援机器人将在未来灾难救援活动中扮演着重要角色。目前救援机器人技术研究的范围和深度都在不断的扩展和推进，其中机器人路径规划、视觉导航和编队控制等都是比较活跃的研究课题。本文就救援任务中的机器人路径规划，视觉导航和行进中的编队控制问题进行初步探讨，此课题的核心是路径规划和的编队控制系统设计，本文的主要研究内容包括：（1）基于遗传算法的路径规划。采用多边形拟合障碍物的方法完成环境建模，基

4、于障碍物编码，区别于传统的基于顶点编码的方法，它更适合于复杂形状的障碍物，缩减了可行解的搜索空间。并设计了合理有效地遗传交叉、变异操作算子，大大提高了算法寻优的速度，节省了路径规划的时间。（2）基于视频图形的目标检测与识别。经过分析比较，选取日字形黑白颜色板和红色圆作为机器人标志物。建立摄像机成像模型和图像畸变模型，矫正图像。利用颜色空间转化，图像分割，区域生长，形态学滤波等操作对图像进行处理，最后通过目标检测与识别实现对机器人的位姿估计。（3）多移动机器人编队过程的协调优化控制。采用“leader-follower”模式，主控计算机利用置顶摄像机获取环境图

5、像，分析处理后通过无线网络发送控制指令，对leader机器人进行导航控制。其他follower机器人采用基于视频图像的反馈控制，与leader机器人保持一字形或者三角形相对姿态行进。最后采用AS-R机器人，计算机，摄像机，无线网络搭建了多机器人联合救援模拟实验平台。通过实验证明了面向救援任务的多机器人路径规划与协调控制算法的有效性和可行性，可以推广应用于下一步的实际救援系统中。关键词：路径规划，协调优化控制，编队控制，图像处理，目标识别VAbstractWiththedevelopmentofintelligentrobottechnology,rescue

6、robotwillplayanimportantroleinurbanrescueinfuture.Sofar,thescopeanddepthofrescueroboticshavebeenimprovedandextendedincessantly,andpathplanning,visionnavigation,andformationcontrolareallactiveresearchtopics.Inthisdissertation,theyarestudiedroughlyforrobots.Thekernelsofthistaskaredes

7、ignofpathplanningandformationcontrol.Primarycontentincludedasfollows:(1)Geneticalgorithmbasedpathplanning.Obstaclesinthecomplexenvironmentaremodeledwithpolygons.Basedontheencodingpolygon,anewpathplanningalgorithmisproposedusinggeneticalgorithms.Itisdifferentfrompreviousmethodofvert

8、ex-basedencoding,thepropos