基于双目视觉的移动充电车的设计与实现

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1、跳＆謂成衫園硕士学位论文Ｐ參睡１基于双目视觉的移动充电车的设计与实现．作者姓名杜鹤峰学校导师姓名、职称张彤副教授企业导师姓名、职称王志宇高工ｒ：申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1503121833分类号TP24密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于双目视觉的移动充电车的设计与实现作者姓名：杜鹤峰领域：计算机技术学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：张彤副教授企业导师姓名、职称：王志宇高工学院：计算机学院提交日期：2018年6月DesignandImpleme

2、ntationofMobileChargingCarBasedonBinocularVisionAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerTechnologyByHefengDuSupervisor:TongZhangTitle:AssociateProfessorSupervisor:ZhiyuWangTitle:SeniorEngineerJu

3、ne2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果中所罗列的内容以外；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工。与我作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。山本人签名：

4、扭齡寺曰期：廉ｍ西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影；学校印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿＿年解密后适用本授权书。：私鶴导师签名本人签名辞：２ｓ

5、．日期ｌｌ＾１＾：日期：２〇摘要摘要在人们的生产和生活中，往往会遇到很多使用充电电池供电的设备，由于电池本身容量有限，所以这些设备需要经常性的充电，而充电工作通常由人工完成，加重了人们生活或工作上的负担。为了解决这一问题，本文设计了一个移动充电小车系统，它可以在工作现场自动寻找电源插座来给自己的蓄电池充电，然后为用电设备提供转移充电服务，可以代替人力完成对设备的充电，给人们的生产生活带来便利。移动充电小车平时停在自己的基站里，当发现有设备需要充电时，小车便开始寻找目标。系统对双目摄像机进行

6、标定，并对相机的左、右图像进行极线校正与立体匹配。小车通过标定后的双目摄像机拍摄周围环境，并通过WiFi将视频传送给上位机。上位机对图像进行处理以实现对障碍物的检测与跟踪，并且根据障碍物信息为充电小车规划最优路径，其计算结果会返回给小车控制器，小车控制器则根据计算结果控制小车到达指定位置。当充电小车接近目标后，双目摄像机可以识别插座上的标识，找到插座的位置，机械臂则通过夹持插头，实现与插座的连接，对设备进行充电。本文的主要工作包括：（1）完成了移动充电小车控制模块的开发，实现了PWM调速、小车转向控制、机

7、械臂的控制等功能。（2）采用张正友棋盘标定法，Bouguet极线校正算法和BM算法实现了对双目摄像机的标定、极线校正和图像匹配。对标定完成的双目摄像机采集到的图像和视频，使用Harris角点检测提取特征点，并结合LK光流法实现对障碍物的检测和跟踪，并根据得到的结果计算距离，结合Hough变换与空间矢量计算角度。（3）为五自由度机械臂建模，使用D-H参数为机械臂的正、逆运动学方程求解，实现对机械臂运动轨迹的控制。采用模板匹配的方法识别插座上的标记，计算插座的空间坐标以引导机械臂完成与插座对接。本文还设计了一

8、种磁吸式插头，可以提高充电系统的容错率与可靠性。（4）对经典蚁群算法进行了优化，提高了蚁群算法的求解速度，并改善了传统蚁群算法搜索停滞的问题。在分析移动充电小车的运动学的基础上，推导转弯半径的计算公式，并结合角度信息判断转弯方向，实现了小车的避障功能。关键词：智能机器人，双目视觉，蚁群算法，机械臂控制IABSTRACTABSTRACTIndailyproductionandlife,thereareoftenmanydevic