基于全局视觉的移动机器人导航系统研究

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1、中文摘要摘要：在亚太地区机器人大赛中，机器人快速、准确的走行是决定比赛胜负的关键。目前大多数参赛机器人采用巡线、陀螺仪加码盘等导航方式，这些方式易受比赛场地周围环境以及机器人初始位置等因素的影响，从而造成走行偏离，导致比赛失败。针对这一问题，本文提出了一种基于全局视觉的移动机器人导航系统设计方案。该视觉导航系统利用固定于场地上方的摄像头对场地环境信息进行采集，通过对采集到的图像进行分析处理，构建整个场地的地图模型。在所构建的地图模型中对机器人进行标定，实现机器人在实际场地中的定位。根据实际需求，进行机器人路径规划，使得机器人能够较好地完成指定任务。本文的研究内容主要包括：机器人的定位和路径规

2、划。首先，针对室内地面的环境特征，提出了一种通过构建环境地图模型来对机器人进行定位的方法。该方法采用半阈值分割、连通区域判断对机器人进行图像识别，根据质心计算确定机器人在图像坐标系中的位置，通过逆透视变换建立世界坐标系与图像坐标系之问的联系，并根据映射关系实现机器人的定位。其次，分析当前典型的路径规划算法并结合具体的实验环境，采用了一种栅格法和启发式搜索算法相结合的路径规划算法，并详细阐述了该算法的原理。之后在室内环境下进行了路径规划实验并对结果进行了分析。通过实验表明，该视觉导航系统满足设计要求，实现了机器人在室内环境下的自主导航。关键词：移动机器人；视觉导航；路径规划；定位分类号：TP2

3、42．6IABSTRACTABSTRACT：lnthecompetitionofAsia-PacificRobot，whethertherobotcantravelfastandaccuratelyisthekeytodeterminetowinorlosethetest．Sofar,thenavigationmodewhichmostrobotshaveadoptedsuchasthetransmissionlineandthecodeddiskgyroscope，iseasytobeinfluencedbythefactorsespeciallylikethesurroundingenv

4、ironmentoftheplayingfieldandtheinitialpositionofrobot．Thesereasonswillmaketherobottravelfarawayfromtheoriginaltrajectoryandleadtothefailure．Inordertosolvethisproblem，thispaperproposesawayfornavigationsystemoftherobotwhichisdesignedbasedonglobalvision．Thisvisualnavigationsystemcollectsthevenueenviro

5、nmentalinformationbyusingthecamerawhichisfixedatthetopofvenue,throughprocessingandanalyzingthecollectedimages,themapmodelofthewholevenuecanheconstructed．Thentocalibratetherobotinthemapmodelwhichisconstructedbefore,SOtherealpositionoftherobotinthevenuecanbelocated．Then，accordingtotheactualrequiremen

6、ts，dotherobotpathplanningtomaketherobottofinishtheassignedmissionbeaer．Tllispapermainlyincludes：therobotpositioningandpathplanning．First，accordingtoindoorenvironmentalcharacteristicsoftheground，proposedapositioningmethodbybuildingamodeloftheenvironmentmap．Tllismethodusedsemi—thresholdingandconnecte

7、dregiondeterminingtodotherobotimagerecognition，determinestherobot’Spositionintheimagecoordinatesystembythecentroidcalculation，throughtheinverseperspectivetransformationtobuildtheconnectionoftheworldcoordina