基于视觉的自主移动机器人目标识别与操作技术研究

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1、中图分类号：TP242.3论文编号：102870316-S168学科分类号：081101硕士学位论文基于视觉的自主移动机器人目标识别与操作技术研究研究生姓名孙功勋学科、专业控制理论与控制工程研究方向四足机器人运动控制指导教师俞志伟副研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchontargetrecogni

2、tionandoperationtechnologyofautonomousmobilerobotbasedonvision(NationalNaturalScienceFoundationNo.51475230;TheCooperationProjectoftheInternetofThingsandRobotTechnologyNo.YBIN2011059)AThesisinControltheoryandcontrolengineeringBySunGongxunAdvisedbyAssociatePro

3、fessorYuZhiweiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允

4、许论文被查阅和借阅,可以将学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、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着科研水平的不断提高以及人们生活水平的改善，基于视觉的移动机器人研究热度逐渐增加。视觉传感器采集的数据对于移动机器人有效认知周围的环境和物体起到巨大的作用，有利于目标识别与操作进而完成用户指定的任务。本文对室内环境下自主移动机器人目标识别与操作技术进行了研究，以四足机器人平台为基础，通过VS2010结合OpenCV计算机视觉库

5、设计的智能控制系统能够进行多传感器数据采集、无线通信、机器人及其机械臂的远程操控、语音人机交互、图像处理、目标识别与质心坐标提取。本课题完成的主要工作如下:对机器视觉图像处理技术进行了探讨，对比了RGB和HSV颜色模型，基于对光照不敏感的HSV模型，先进行图像预处理，再进行彩色图像分割及目标识别，并查找目标物的最小外接矩形，进而提取其质心坐标。对系统功能和任务要求进行分析，设计了机器人软、硬件控制系统，机器人配置了红外测距、视觉、人体红外、温湿度、气体浓度、碰撞检测等多种传感器，并分别给出了上位机和下位机软件的

6、实现方法。在无线局域网环境中，使用套接字接口技术基于TCP/IP协议实现客户机/服务器模式的无线通信。搭建无线通信平台，实现控制指令和采集到的环境信息的无线传输、图像的采集与处理以及目标物的识别、机器人的远程控制。设计了语音人机交互系统，分别介绍了语音识别与语音合成技术及其实现方法，将语音技术与机器人控制技术相结合，使机器人远程控制便捷化与智能化。另外，本文结合已有平台设计了语音人机交互与远程控制实验,验证了上述语音系统的可靠性和易操作性。基于目标识别与质心图像坐标提取，结合红外测距传感器测得的离目标物所在墙面

7、的距离，制定机器人自主接近目标物的策略，到达执行器末端运动空间范围后停止。说明了三自由度机械臂运动学方程获得驱动各舵机需要的角度，进而控制执行器到达期望位置操作目标。关键词：机器视觉，语音交互，远程控制，HSV分割，彩色目标识别，自主移动I基于视觉的自主移动机器人目标识别与操作技术研究ABSTRACTWiththecontinuousimprovementofthelevelofscientificresearchandthepeople'slivingstandard,theresearchofmobiler

8、obotbasedonthemachinevisionismoreandmorepopular.Thedatacollectedbytheimagesensorplaysahugeroleineffectivelyunderstandingtheenvironmentsandobjectsaroundthemobilerobot.what’smore,itwillbehelpfulfo