hit-ⅱ型仿人机器人的视觉系统设计及运动规划

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1、工学硕士学位论文HIT-II型仿人机器人的视觉系统设计及运动规划陈翡哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TP242.6国际图书分类号：621.3工学硕士学位论文HIT-II型仿人机器人的视觉系统设计及运动规划硕士研究生：陈翡导师：洪炳镕教授副导师：朴松昊副教授申请学位：工学硕士学科、专业：计算机应用技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP242.6U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringVIS

2、IONSYSTEMDESIGNANDMOTIONPLANNINGFORHIT-IIHUMANOIDROBOTCandidate:ChenFeiSupervisor:Prof.HongBingrongAssociateSupervisor:AssociateProf.PiaoSonghaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ComputerScienceandTechnologyAffiliation:SchoolofComputerScienceandTechnologyDate

3、ofOralDefense:June,2008DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要机器人学是21世纪重要的前沿学科之一，现阶段国内外很多研究者都致力于全自主仿人机器人的研究。机器人足球是联系机器人和人类社会的桥梁，而近年来，FIRA的足球机器人比赛项目也开始侧重于仿人机器人，尤其是全自主仿人机器人比赛项目。HIT-I型仿人机器人其自身不具备全自主的硬件条件，不能用于参加全自主类的比赛，因此本文对现有的HIT-II型仿人机器人进行了硬件和软件的改

4、造及扩充，使得HIT-II成为一台拥有视觉感知、定位系统和决策系统的全自主仿人足球机器人。本文在分析了HIT-I型仿人机器人优缺点的基础上，介绍了HIT-II型仿人足球机器人视觉系统的搭建及实现过程，详细描述了视觉系统的目标识别和图像分割算法，以及基于图像坐标信息的目标定位算法；同时针对点球比赛项目，设计了基本运动规划。在视觉系统的设计中，首先介绍了视觉系统的硬件组成和连接方式，通过对比RGB与HSI颜色模型的优劣，选取了HSI颜色空间进行视觉图像处理。视觉系统要解决两大问题：一是目标识别和图像分割，在目标识别算法中，对现有的HSI多阈值算法进行了改

5、进，简化了阈值分析的参数，随后使用K-均值模糊聚类算法对目标进行聚类分割。另一个是目标定位，在定位算法中，采用了精确定位和模糊定位结合的方式。实验表明，该算法具有识别率高、定位精确的优点。决策系统负责在视觉系统的辅助下进行基本运动规划，包括步态规划和路径规划。根据事先设计好的步态动作，本文根据有限状态自动机的思想，设计了一套寻找球、接近球、球前脚步调整等运动规划算法。经过实验统计，该算法成功率较高。关键词仿人机器人；目标识别；图像分割；目标定位；运动规划-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRoboticsisoneofthemosta

6、dvancedresearchfieldsin21century,andmanyresearchersnowaredevotedthemselvesintohumanoidrobotresearch.Robotsoccercontestmakesanimportantrelationshipbetweenrobotandhumansociety.Inrecentyears,FIRAisconsideringputtingoutmorecontestcategoriesforFull-AutonomousHumanoidRobot.HIT-Ihuman

7、oidrobotcannotbeusedinautonomoushumanoidrobotcontestforitislackoftherelatedhardwareandsoftwarecondition.TotakepartinthePenaltyKickContest,wemakeanimprovementtothecurrentHIT-IIhumanoidrobotinbothhardwareandsoftware,byaddingvisionsystemandstrategysystemtomakeHIT-IIbeafull-autonom

8、oushumanoidrobot.Themaincontributionofthisworkincludes