基于双目视觉的室内服务机器人导航技术研究

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1、密级_______工学硕士学位论文基于双目视觉的室内服务机器人导航技术研究杨娜中国航天科工集团第二研究院2016年3月国内图书分类号：国际图书分类号：工学硕士学位论文基于双目视觉的室内服务机器人导航技术研究研究生：杨娜导师：李汉舟研究员申请学位级别：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：航天十六所答辩日期：2016年3月学位授予单位：中国航天科工集团第二研究院Classified：U.D.C：DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringARESEARCHONIN

2、-DOORSERVICEROBOTNAVIGATIONTECHNOLOGYBASEDONBINOCULARVISIONCandidate:YangNaSupervisor:Prof.LiHanzhouAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyDateofOralExamination:March,2016Degree-conferringUnit:TheSecondAcademyofC

3、ASIC摘要随着计算机技术以及机器人相关技术的发展，服务机器人的研究与开发受到了广泛关注。而导航技术作为服务机器人所涉及的一项核心关键技术，是实现服务机器人智能化与自主化的关键。可以说导航技术的发展在很大程度上推动着服务机器人的发展。因此，研究服务机器人导航相关技术对未来服务机器人的研究与开发有很大帮助。本文首先针对服务机器人导航技术近几年的发展现状以及未来的发展趋势进行了研究，通过对各导航方式进行对比发现，视觉导航具有智能化水平高以及信息量丰富等特点，是未来服务机器人的一个研究趋势，而双目视觉导航系统具有类

4、人眼结构，是视觉导航的一个研究方向。研究了双目视觉导航的两个关键问题——双目视觉目标定位以及路径规划。在双目视觉目标定位算法中，介绍了摄像机标定的原理及张正友标定法的基本原理以及标定步骤，描述了目标识别算法，采用几何不变矩与欧氏距离相结合的目标识别算法对图像中各区域进行形状匹配；提出了基于加权平均的特征匹配算法，对三种类型的区域特征进行反正切归一化，并与左图像目标区域归一化之后的特征进行相减取绝对值再进行加权得到区域匹配结果，克服了特征信息量过小引起的误匹配问题；介绍了基于最小二乘法的三维信息恢复方法。在路径

5、规划算法中，研究了现有的路径规划算法，分析了基于人工势场法的路径规划算法。针对传统人工势场法在路径规划算法中的不足，分别通过添加调节因子解决了目标不可达问题，采用遍历算法解决了局部极小值问题，引入障碍物方位角克服了传统方法与实际情况不符的现象。为了验证本文提出方法的正确性，在高精度移动平台上进行了双目视觉定位精度验证试验，并在AGV移动平台上进行了运动过程中的双目视觉定位试验。试验表明，采用本文改进的算法，双目视觉定位精度可以达到1mm，姿态测量精度达到0.9°。AGV平台试验表明在运动过程中本文设计的双目视

6、觉定位系统可以可靠工作。关键词服务机器人；导航；双目视觉；定位；路径规划-III-AbstractWiththedevelopmentofcomputertechnologyandroboticsrelatedtechnologies,researchanddevelopmentofservicerobotshasbeenwidespreadconcern.Thenavigationtechnologywasoneofthekeytechnologies,andwasalsothecriticalintell

7、igenceandautonomytoachieveservicerobottechnology.Itcouldbesaidthatthedevelopmentofservicerobotsislargelydrivenbythedevelopmentofnavigationtechnology.Therefore,theresearchanddevelopmentofservicerobotnavigationtechnologycouldgetgreathelpforfutureservicerobots

8、.Thedevelopmentstatusofservicerobotnavigationtechnologyinrecentyearshasbeenstudiedinthispaper,aswellasthefuturetrends.Comparingeachnavigationsystem,thevisualnavigationwithahighleveloftheirintelligencea