基于动态图像序列的鲁棒伺服控制系统.研究

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1、兰州理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：秽每年1日期：扣铲，月’7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学

2、位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者导师毪吨斗日期：a唧年j月呷日J日期‰岬年亍月)『日硕+学位论文第一章绪论1．1视觉伺服跟踪的发展状况视觉伺服是伴随人类的最高理想——机器人而出现的，而机器人则体现了人类伟大想象力与创造力，能够代替人类完成人的某些甚至全部动作，这种思想在人类的想象中早已存在。远的如我国在三国时期就已发明的木牛流马，最初提出ROBOT一词的是捷克

3、剧作家KarelCapok在其幻想剧《罗塞姆的万能机器人》。二十世纪初科学技术取得了巨大发展以及二战后的经济复苏这些都为机器人的诞生创造了有利的契机。1954年美国人乔治·德沃尔设计了第一台工业机器人；随后，1962年美国的Unimation公司的第一台机器人投入使用，人类的愿望终于变成了现实。进入80年代以后，发达国家的工业机器人的应用趋于饱和。然而，随着计算机技术和微电子技术的迅猛发展，使得进行实时复杂数据处理和分析计算成为了可能，机器人步入了智能化阶段，在实践中逐步获得应用。所谓的机器人智能化，是指无需精心安排工作环境

4、，靠机器人本身能够感知周围环境，并做出正确的反应，也即机器人具有一定程度的“智能”。这是各种传感器，如光学、力学、速度、位移、电磁传感器等逐步应用于机器人技术，并利用人工智能技术以及多传感器融合技术，将所得信息进行进一步的分析处理，使其能“理解认知”环境，并根据预定的功能来做出正确的反应动作【l】。视觉是人类最主要的感觉器官，人类75％以上的外界信息基本上依赖于眼睛，因此将视觉应用于机器人研究的较早，基于视觉伺服的机器人是智能机器人的主要研究领域之一。通常的研究方法是将机器人控制问题与视觉问题相分离，利用现有的图像处理方法结

5、合机器人的运动特征加以研究，即所谓的“机器视觉”问题。主要考虑目标的识别、检测、定位和运动跟踪估计等问题，研究对象从早期的静止的，已知的、简单的、二维目标逐步向动态的、未知的、具有复杂形状、纹理和环境的三维目标发展。人们_直认为传感器信息可以扩展机器人的应用领域。近二十年来，研究者们关注用于目标跟踪的机器人视觉伺服方法。根据摄像机和物体的相对关系划分了四种类型的视觉伺服系统[2】【3】：①摄像机固定，物体固定(SCSO)；②摄像机固定，物体运动(SCMO)；基于动态图像序列的鲁棒伺服控制系统研究③摄像机运动，物体固定(MCS

6、O)：④摄像机运动，物体运动(MCMO)。视觉伺服技术中最困难的问题之一就是只用一个摄像机获取运动物体的位置，特别是当摄像机和物体两者都在运动。作为这一研究方向的重要产物之一足球机器人比赛引起了人们的兴趣【4】。由于足球机器人系统是一个典型的开放式、分布式、动态的、实时的多智能体系统，既是智能控制领域的理想被控对象，又是科研与高新技术攻关的完美结合点，故而受到学术界，产业界及军事界的高度关注。足球机器人系统的历史不过十来年的时间，但已有三十多个国家介入了这个研究领域，仅我国就有40多家高校和研究单位从事这项工作的研究和开发。

7、作为一个多智能体的人工智能研究平台，足球机器人之所以发展如此迅速，主要是该系统涵盖了诸多尖端科学技术，而且大家在一个统一的平台上进行研究具有可检阅性。1．1．1机器人研究的热点当前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人技术的共性研究，并朝着智能化和多样化方向发展。概括如下【5】：、工业机器人操作结构的优化设计技术：探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载自重比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。机器人控制技术：重点研究开放式，模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面在研制当中。机器人控制器的标准化和网络化，以及

8、基于PC的网络控制技术已成为研究热点。除研究在线编程的可操作性外，离线编程的实用化将成为研究的重点。多传感器：为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法并使其实用化。机器人的结构灵巧，控制系统愈来愈小，两者正朝着一体化方向发