视觉引导下的移动机器人自主充电技术研究

《视觉引导下的移动机器人自主充电技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800027硕士学位论文（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：机械工程论文题目：视觉引导下的移动机器人自主充电技术研究英文题目：ResearchonAutonomousChargingTechnologyofMobileRobotBasedonVisualGuidance学生姓名：陈永麟导师姓名：张文志副教授校外导师：马振民高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要近年来，随着人工智能研究的逐渐深入，人类已经迈入了智能化时代。但是机器人供电问题却始终困扰着我们。那么，如何解决机器人的自主

2、寻找识别普通室内墙壁电源插座进行自主充电，成为当下研究的重点。因此，利用视觉指引的机器人自主充电就具有重要的现实意义。首先阐述了移动机器人充电识别插座的方法和轮廓模板匹配理论。对充电插座模板及待识别插座进行图像形态学处理并提取其特征。同时在vc2013环境下实现了模板与目标插座的图像匹配，验证了该方法的可行性。再次阐述了视觉摄像机系统标定的理论知识，并利用张正有标定法对视觉摄像机做了标定，并给出视觉摄像机系统的标定结果，由此测得移动机器人在不同位置下距离插座的距离及角度信息。在完成视觉识别、测得距离角度信息之后，移动机器人需要极其精确的运动到充电插座前，因此我们建立了移动机

3、器人运动控制方案，阐述了非完整约束下移动机器人的概念，建立非完整约束下移动机器人的运动学模型，利用Backstepping思想设计了姿态控制器。并在matlab环境下仿真验证了所设计的控制器的鲁棒性及收敛性。在实际测试中发现模板匹配识别形式单一且效率较低，经常出现无法识别的情况，因此我们把S-SIFT算子加入到了充电插座的识别中，实验表明S-SIFT算子的加入对充电插座不同的视角、距离、旋转等情况有较优秀的识别效率，识别精度更高。同时也极大的缩短了识别时间。最后搭建了移动机器人实验平台，介绍了实验平台的硬件构成及开发所需的软件库，对移动机器人自主充电策略进行总结阐述，通过实

4、验表明移动机器人自主充电效果明显，实现了自主识别及充电的功能。关键词：自主充电；运动控制；S-SIFT算法；图像识别I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthegradualdeepeningofartificialintelligenceresearch,mankindhasenteredtheeraofintelligence.Buttheproblemofrobotpowersupplyhasalwaystroubledus.So,howtosolvetherobot'sautonomousidentificationandr

5、ecognitionofordinaryindoorwalloutletsforselfcharginghasbecomethefocusofcurrentresearch.Therefore,theautonomouschargingofrobotsbyvisualguidanceisofgreatpracticalsignificance.Firstly,themethodofmobilerobotchargingrecognitionsocketandcontourtemplatematchingtheoryareintroduced.Thechargingsocke

6、ttemplateandthesockettobeidentifiedareprocessedbyimagemorphologyandtheircharacteristicsareextracted.Atthesametime,theimagematchingbetweenthetemplateandthetargetsocketisrealizedinthevc2013environment,andthefeasibilityofthemethodisverified.Thetheoreticalknowledgeofvisualcamerasystemcalibrati

7、onisexpounded,andthecalibrationmethodisusedtocalibratethevisualcamera,andthecalibrationresultsofthevisualcamerasystemaregiven.Fromthis,thedistanceandangleinformationofthemobilerobotindifferentlocationsaremeasured.Aftercompletingthevisualrecognitionandmeasuring