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时间:2019-03-21
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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
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